Wendy Marina Toscano Queiroz de Medeiros
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA Síntese e caracterização de complexo tetranuclear de cobre com o ligante resorcinareno Wendy Marina Toscano Queiroz de Medeiros _______________________________________ Dissertação de Mestrado Natal/RN, julho de 2014 1 WENDY MARINA TOSCANO QUEIROZ DE MEDEIROS SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPLEXO TETRANUCLEAR DE COBRE COM O LIGANTE RESORCINARENO Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Química, como um dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Química, pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Orientador (a): Prof.ª Dra. Ana Cristina Facundo de Brito Pontes Co-orientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes NATAL, RN 2014 Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN Biblioteca Setorial do Instituto de Química Medeiros, Wendy Toscano Queiroz de Síntese e caracterização de complexo tetranuclear de cobre com o ligante resorcinareno / Wendy Marina Toscano Queiroz de Medeiros. - Natal, RN, 2014. 204 f. : il. Orientadora: Ana Cristina Facundo de Brito Pontes. Co-orientador: Daniel de Lima Pontes. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra. Programa de Pós-Graduação em Química. Afetividade. Química. Aulas experimentais. 1. Fenantrolina. - Dissertação. 2. Compostos de Coordenação - Dissertação. 3. Cobre - Dissertação. 4. Resorcinareno – Dissertação. I. Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito. II. Pontes, Daniel de Lima. III. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. III. Título. RN/UFRN/BSE- Instituto de Química CDU 546 (043) 3 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço a DEUS, por me abençoar e iluminar os meus passos a cada dia, sempre me dando forças para superar os obstáculos que encontro ao longo de minha caminhada. Obrigada meu Deus por mais uma vitória alcançada em minha vida. Aos meus pais, Joana Queiroz e Francisco Toscano, meu infinito agradecimento. Vocês são a minha referência, minha fonte de inspiração, meu porto seguro. Obrigada por toda confiança, por me ensinarem a lutar pelos meus ideais e pelo amor incondicional. Às minhas irmãs Tuyanne Medeiros e Sayama Toscano, que me dão força e me ajudam quando preciso. Ao meu namorado Michell Nascimento, por seu amor, carinho, apoio e compreensão nos momentos em que estive ausente para me dedicar a este trabalho. Obrigada pela confiança que você sempre depositou em mim. Ao Prof. Dr. Daniel Pontes, por todos os ensinamentos, orientações, contribuições, e pela paciência que teve ao longo destes dois anos de trabalho, um exemplo como orientador e pesquisador. Aos professores Dra. Ana Cristina, Dr. Ótom Anselmo de Oliveira e Dr. Francisco Ordelei pelos conselhos, sugestões e colaborações no desenvolvimento deste trabalho. A todos que fazem parte do Laboratório de Química de Coordenação e Polímeros: Verônica, Anallicy, Ana Carolina, Nayara, Francimar, Aimée, Mayara, Dayana, Thuanny, Luciana e Alexsandro, obrigada por toda ajuda e muito incentivo que recebi de vocês ao longo destes anos, pelas trocas de experiências e momentos de descontrações. Ao Professor Kássio Michell, pela estima e consideração. A todos os meus amigos que contribuíram para a realização deste trabalho, dando apoio e torcendo junto comigo. Em especial, a Fernanda Saadna: Obrigada pela sua confiança, por sua amizade, paciência em ouvir meus “choros” e por toda força que você me deu ao longo desta jornada. Ao Laboratório de Bioinorgânica e Catálise da Universidade Federal do Paraná, na pessoa da professora Dra. Shirley Nakagaki, pela contribuição com as análises de EPR. Ao Professor Dr. Valter Ferreira do Centro de Biociências da UFRN, pela parceria com os ensaios biológicos realizados. 4 À central analítica, na pessoa do técnico Joadir e a todos do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte que contribuíram direta ou indiretamente para a realização deste trabalho. Ao programa de Pós-Graduação em Química da UFRN e a CAPES pela ajuda financeira, com a concessão de bolsa de estudo. A todos aqueles que de alguma forma contribuíram no processo de desenvolvimento desse trabalho. 5 RESUMO Com o presente trabalho tem-se como objetivo contribuir para o desenvolvimento da química de coordenação de macromoléculas como o resorcinareno, com a síntese e caracterização de novos complexos de cobre com os ligantes cloretos, vanilina e resorcinareno, todos eles coordenados à fenantrolina, uma molécula que é biologicamente ativa e possui importantes propriedades em sistemas biológicos. O complexo [(Cu(phen))4(resvan)], sintetizado a partir da reação direta do resorcinareno com metais, gera várias possibilidades de coordenação, o que dificulta sua caracterização. Por isso, com o objetivo de limitar os sítios de coordenação do ligante, o complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 foi formado a partir de uma nova metodologia de síntese. Os complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 foram caracterizados pelas técnicas espectroscópicas de IV, Uv-Vis e EPR. Através do infravermelho foi possível comprovar a presença do ligante fenantrolina em todos os complexos sintetizados, bem como a presença do ligante vanilina no complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl e do ligante resvan no complexo [(Cu(phen))4(resvan)], além de indicar a formação do resorcinareno no complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. Os espectros eletrônicos dos compostos de coordenação obtidos indicaram a presença do ligante fenantrolina, através de suas bandas intensas na região do ultravioleta. Para o complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl esta técnica indicou ainda a presença do ligante vanilina, a partir das bandas intraligante da vanilina e de transferência de carga, LMCT. Além disso, os espectros apresentaram bandas d-d, confirmando a presença de metais nos compostos formados. A quantidade de átomos de cobre presentes no complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 foi estimada, a partir da análise comparativa das absorbâncias de soluções de mesma concentração de [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, a qual indica que estes compostos possuem em suas estruturas átomos de cobre na proporção 4:1. Os espectros de EPR [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 dos compostos apresentaram cis-[Cu(phen)Cl2], perfis axiais, cis-[Cu(phen)(van)]Cl enquanto que o e complexo [(Cu(phen))4(resvan)] apresentou perfis axial e rômbico, indicando uma mudança no ambiente de simetria do Cu(II) para este complexo. Os ligantes vanilina e resvan foram submetidos a ensaios biológicos com resultados satisfatórios, ambos apresentando atividade antioxidante e baixa toxicidade, além da vanilina apresentar certo caráter antitoxoplásmico. Palavras chave: Compostos de coordenação. Cobre. Resorcinareno. Fenantrolina. 6 ABSTRACT The main objective of the present work is to contribute to the development of the coordination chemistry of macromolecules such as resorcinarene with the synthesis and characterization of new copper complexes with chloride, vanillin and resorcinarene binders, all coordinated to phenanthroline, a biologically active molecule with important properties in biological systems. The complex [(Cu(phen))4(resvan)], was synthesized from the direct reaction of the metals with resorcinarene and generates several possibilities for coordination, which hinders its characterization. Therefore, in order to limit the coordination sites of the ligand, the complex [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 was formed from a new synthetic methodology. The complex cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] and [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 were characterized by spectroscopic techniques such as IR, UV-vis and EPR. By using infrared it has been possible to demonstrate the presence of the phenanthroline ligand in the synthesized complexes, and vanillin in the complex cis[Cu(phen)(van)]Cl and resvan ligand in the complex [(Cu(phen))4(resvan)], besides this indicating the formation of resorcinarene in the complex [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. The electronic spectra of these coordination compounds indicated the presence of the phenanthroline ligand, by its intense bands in the ultraviolet region. For the complex cis[Cu(phen)(van)]Cl it still indicated the presence of the ligand vanillin based on intraligand bands of vanillin and charge transfer, LMCT. Furthermore, the spectra showed d-d bands, confirming the formation of metal compounds. The amount of copper atoms present in the complex [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 was estimated from a comparative analysis of the absorbances of solutions of the same concentration of [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 and cis[Cu(phen)(van)]Cl, which indicates that these compounds have copper atoms in the ratio 4:1. The EPR spectra of the complex cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl and [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 showed axial profiles, while the complex [(Cu(phen))4(resvan)] showed of axial and rhombic profiles, indicating a change in the symmetry of the Cu (II) to this complex environment. The binders vanillin and resvan underwent biological assays with satisfactory results, both exhibited antioxidant activity and low toxicity, as well vanillin present antitoxoplásmico character. Keywords: Coordination compounds. Copper. Resorcinarene. Phenanthroline. 7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13 Figura 14 Figura 15 Figura 16 - Figura 17 Figura 18 Figura 19 Figura 20 Figura 21 Figura 22 Figura 23 Figura 24 Figura 25 Figura 26 Figura 27 Figura 28 Figura 29 Figura 30 Figura 31 Figura 32 Figura 33 Figura 34 Figura 35 Figura 36 Figura 37 - Estrutura química do Resorcinol.............................................................. Estrutura do composto 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído........................... Reação de condensação para formação da base de Schiff........................ Estrutura dos compostos vanilina, capsaicina, eugenol e ácido ferúlico, com destaque ao grupo vanilóide............................................................. Estrutura química da base de Schiff Valen............................................... Esquema de formação dos calixarenos..................................................... Derivados de calixarenos.......................................................................... Complexos com o ligante calixareno....................................................... Mecanismo da condensação ácido catalizada entre resorcinol e aldeído. Estrutura geral do Resorcinareno............................................................. Diferentes conformações possíveis para resorcinarenos e indicação dos respectivos grupos pontuais...................................................................... Esquema de síntese da cavidade do resorcinareno modificado com tetraquinoxalina........................................................................................ Possibilidades de modificações estruturais do resvan.............................. Geometrias propostas para complexos de cobre I e II.............................. Principais processos biológicos envolvendo o cobre no organismo........ Sistema da proteína hemocianina nas formas (a) desoxihemocianina, sem oxigênio e (b) oxihemocianina, após a coordenação do oxigênio aos átomos de Cu...................................................................................... Estrutura do complexo [Cu(phen)2]+........................................................ Estrutura do complexo cis-[Cu(phen)Cl2]................................................ Ciclo do Toxoplasma gondii..................................................................... Estrutura dos fármacos pirimetamina, sulfadiazina e leucovorina.......... Comportamento dos spins na ausência de campo magnético (esquerda) e na presença de campo magnético (direita)............................................. Rotação de uma partícula eletrizada em torno do seu próprio eixo e o dipolo magnético gerado devido a esta rotação........................................ Direção dos dipolos magnéticos: direções aleatórias (esquerda) direções alinhadas devido à ação do campo magnético (direita)............. Tipos de interações magnéticas que podem ocorrer no EPR................... Perfis de espectros de EPR idealizados para diferentes simetrias........... Espectros de EPR dos compostos 1-4 em DMSO, a 43K (a) simulação do espectro de EPR................................................................................... Espectro de EPR experimental (- - - ) e simulado (-.-.-.-)........................ Espectro de EPR do complexo [Cu(pabh)2] em pó à 298K..................... Espectro de EPR do complexo [Ni(NH3)6]2+ em solução de amônia a 77K........................................................................................................... Fluxograma da síntese do complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2]......... Estrutura proposta para o complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2].......... Fluxograma da síntese do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl................... Estrutura proposta para o íon complexo cis-[Cu(phen)(van)]+................ Fluxograma de síntese do resvan.............................................................. Estrutura proposta para o resvan.............................................................. Fluxograma de síntese do C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno................. Estrutura proposta para o C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno................. 25 26 26 27 29 30 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 41 41 42 43 45 45 46 47 48 49 50 50 51 53 54 55 55 56 56 57 58 8 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Figura 41 Figura 42 Figura 43 Figura 44 Figura 45 Figura 46 Figura 47 Figura 48 Figura 49 - Figura 50 - Figura 51 - Figura 52 - Figura 53 Figura 54 Figura 55 Figura 56 - Figura 57 - Figura 58 - Figura 59 Figura 60 - Fluxograma da síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)].................... Estrutura proposta para o complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtido através do procedimento de síntese usual................................................. Fluxograma de síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4............... Estrutura proposta para o complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtido através do novo procedimento de síntese desenvolvido neste trabalho... Fluxograma do esquema experimental para os testes biológicos............. Espectro de absorção na região do infravermelho da Vanilina na região de 4000 a 400 cm-1................................................................................... Espectro de absorção na região do infravermelho da Vanilina na região de 1800 a 400 cm-1................................................................................... Espectro de absorção na região do infravermelho do Resorcinol na região de 4000 a 400 cm-1........................................................................ Espectro de absorção na região do infravermelho do Resorcinol na região de 1750 a 400 cm-1........................................................................ Espectro de absorção na região do infravermelho do resvan na região de 4000 a 650 cm-1 (obtido através de ATR).......................................... Espectro de absorção no infravermelho do resvan na região de 1750 a 650 cm-1 .................................................................................................. Sobreposição dos espectros de absorção na região do infravermelho dos compostos vanilina (preto), resorcinol (vermelho) e resvan (verde) na região de 1750 a 400 cm-1.................................................................... Sobreposição dos espectros de infravermelho da vanilina (preto) e do resvan (vermelho) enfatizando a presença das bandas referentes aos modos vibracionais do grupo metóxido nos dois compostos................... Sobreposição dos espectros de infravermelho da vanilina (preto) e do resvan (vermelho) enfatizando a ausência das bandas referentes aos modos vibracionais do grupo aldeído no espectro do resvan................... Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis[Cu(phen)Cl2] na região de 4000 a 400 cm-1, obtido em pastilhas de KBr........................................................................................................... Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis[Cu(phen)Cl2] na região de 1750 a 400 cm-1............................................ Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl na região de 4000 a 400 cm-1..................................... Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl na região de 1750 a 400 cm-1..................................... Sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos cis[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e cis-[Cu(phen)Cl2] (vermelho) na região de 1750 a 520 cm-1................................................................................... Sobreposição dos espectros de infravermelho dos compostos cis[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e vanilina (vermelho) na região de 1750 a 1000 cm-1.................................................................................................. Sobreposição dos espectros de infravermelho dos compostos cis[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e vanilina (vermelho) na região de 1050 a 500 cm-1.................................................................................................... Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] na região de 4000 a 400 cm-1................................ Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] na região de 1750 a 400 cm-1................................ 59 59 60 61 65 70 71 74 75 76 77 80 81 82 84 85 87 88 89 91 93 95 96 9 Figura 61 - Figura 62 - Figura 63 Figura 64 Figura 65 - Figura 66 Figura 67 Figura 68 - Figura 69 Figura 70 Figura 71 Figura 72 Figura 73 Figura 74 Figura 75 Figura 76 - Figura 77 - Figura 78 Figura 79 - Figura 80 Figura 81 - Sobreposição dos espectros de absorção na região do IV dos compostos resvan (preto), cis-[Cu(phen)Cl2] (vermelho) e [(Cu(phen))4(resvan)] (verde) na região de 4000 a 400 cm-1................... Sobreposição dos espectros de absorção na região do infravermelho do resorcinareno, complexo cis-[Cu(phen)Cl2] e complexo -1 [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 na região de 1800 a 400 cm ........................... Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 na região de 4000 a 650 cm-1........................... Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 na região de 1750 a 650 cm-1........................... Sobreposição dos espectros de IV dos compostos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 (vermelho) enfatizando a ausência das bandas referentes aos modos vibracionais do grupo aldeído no espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4.... Sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)] (preto) e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 (vermelho).... Espectro Eletrônico da vanilina obtido em meio aquoso, concentração 5,85. 10-5 mol L-1...................................................................................... Sobreposição dos espectros da vanilina obtidos em meio aquoso, em DMF e em metanol, na região de 270 a 800 nm, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente................................................ Equação de equilíbrio da vanilina............................................................ Alteração espectral da vanilina (concentração 1,06. 10-4 mol L-1) em decorrência da variação do pH (3,0 a 9,5)............................................... Sobreposição dos espectros da vanilina (preto) e do íon vanilínico (vermelho), obtidos em meio ácido e alcalino, respectivamente.............. Sobreposições dos espectros de vanilina obtidos a partir da redução com amálgama de zinco........................................................................... Sobreposição do íon vanílico gerados pela variação do pH (preto) e redução (vermelho)................................................................................... Espectro eletrônico do resorcinol obtido em meio aquoso, concentração 2,26. 10-5 mol L-1...................................................................................... Sobreposição dos espectros do resorcinol em água, DMF e metanol, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente.................. Espectro eletrônico obtido em água do resvan, concentração 5,45. 10-5 mol L-1 (a) na região de 190 a 800 nm (b) na região de 215 a 315 nm e (c) na região de 305 a 780 nm.................................................................. (a) Sobreposição dos espectros do resorcinareno em água, DMF e metanol, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente. Espectro em (b) água (c) DMF e (d) metanol........................................... Espectro eletrônico do C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno, obtido em DMF......................................................................................................... Sobreposição dos espectros dos compostos C-Tetrafenilcalix[4]resorcinareno (preto) e C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno (vermelho), obtidos em DMF................................................................... Sobreposição dos espectros de resvan em meio aquoso, concentração 3,98.10-5 mol L-1, com variação de pH na faixa de 11,45 a 2,61.............. Sobreposição dos espectros de resvan com variação de pH na faixa de 11,45 a 2,61 na região de 212 a 400 nm................................................... 98 99 101 102 104 105 108 110 111 112 113 114 115 116 118 119 121 124 125 127 128 10 Figura 82 Figura 83 - Figura 84 - Figura 85 - Figura 86 - Figura 87 Figura 88 - Figura 89 - Figura 90 - Figura 91 - Figura 92 - Figura 93 Figura 94 - Figura 95 Figura 96 - Figura 97 Figura 98 - Sobreposição dos espectros de resvan com variação de pH na faixa de 8,87 a 2,30 com pontos isosbésticos em destaque.................................... Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 326nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha).............................. Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 326nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha).............................. Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 500 nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha).............................. Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 247 nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha).............................. Estrutura de derivados da vanilina, destacando os hidrogênios fenólicos que poderão sofrer desprotonações.......................................................... Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina, resorcinol e resorcinareno obtidos em água, concentração 5,85. 10-5 mol L-1, 2,26. 10-5 mol L-1 e 5,45. 10-5 mol L-1, representados em verde, vermelho e preto, respectivamente.............................................................................. Espectros Eletrônicos do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em meio aquoso, concentração 5. 10-5 mol L-1, obtidos (a) na região de 190 a 800 nm (b) com ampliação da região de 316 a 450 nm (c) com ampliação da região de 525 a 892 nm....................................................................................... Sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em água, DMF, DMSO, acetonitrila e metanol, representados em preto, vermelho, verde, azul e rosa, respectivamente (a) na região de 190 a 800 nm (b) na região de 358 a 892 nm e (c) espectro em solução concentrada de DMSO na região de 345 a 550 nm.................................. (a) Sobreposição dos espectros do complexo precursor sob redução do centro metálico (b) com ênfase à banda LMCT e (c) ênfase à banda MLCT....................................................................................................... Sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em acetonitrila obtidos antes da redução do metal (preto) e após a redução do metal (vermelho)................................................................................. Espectro Eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl obtido em meio aquoso, concentração 1,5. 10-5 mol L-1............................................ Acompanhamento da redução do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl com amálgama de zinco em acetonitrila nas regiões de (a) 190 a 900 nm (b) 190 a 400 nm e (c) 400 a 600 nm............................................................. Sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, em acetonitrila, sob redução do amálgama de zinco...................................... Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina (preto) e do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl (vermelho) após redução com amálgama de zinco................................................................................... Sobreposição dos espectros do complexo cis- [Cu(phen)(van)]Cl em água (preto), metanol (vermelho), DMF (verde) e acetonitrila (azul)...... Espectros do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl em água (preto), metanol (vermelho), DMF (verde) e Acetonitrila (azul)......................... 129 130 131 132 133 134 135 138 140 143 144 145 147 149 150 151 152 11 Figura 99 Figura 100 Figura 101 - Figura 102 Figura 103 Figura 104 Figura 105 Figura 106 - Figura 107 Figura 108 Figura 109 Figura 110 Figura 111 - Figura 112 Figura 113 Figura 114 Figura 115 Figura 116 - Figura 117 Figura 118 Figura 119 Figura 120 Figura 121 - Desdobramento do campo cristalino para um complexo de Cu2+ com geometria quadrado planar.................................................................... ... Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtido em meio aquoso, concentração 5. 10-5 mol L-1............................................... Sobreposição dos espectros eletrônicos do resorcinareno, cis[Cu(phen)Cl2] e [(Cu(phen))4(resvan)], obtidos em meio aquoso, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente................... Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] em meio aquoso (preto) e DMF (vermelho)................................................... Ampliação do espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] em DMF......................................................................................................... Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtido em meio aquoso, 4,68. 10-6 mol L-1............................................................... Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 em meio aquoso (preto) e metanol (vermelho).............................................. Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 (preto), [(Cu(phen))4(resvan)] (vermelho) e cis-[Cu(phen)(van)]Cl (verde) obtidos em água........................................................................... Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 com variação de pH na região de 318 a 415 nm...................................... Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 com variação de pH na região de 420 a 900 nm....................................... Gráfico de concentração versus absorbância para o composto cis[Cu(phen)(van)]Cl.................................................................................... Gráfico Concentração versus Absorbância do composto [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4.......................................................................... Sobreposição dos espectros dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em meio aquoso, 5. 10-4 mol L-1............................................................................................................. Espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] obtido em solução DMF a 77K............................................................................................... Espectro de EPR do complexo [Cu(qbsa)(phen)] obtido em sólido à temperatura ambiente............................................................................... Sobreposição dos espectros de EPR do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] obtidos em DMF (77K) (preto) e no estado sólido (vermelho)............... Espectro de EPR do complexo cis-Cu(phen)(van)]Cl obtido em DMF... Espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl obtido em solução de DMF à 77K (preto) e em sólido à temperatura ambiente (vermelho)................................................................................................ Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtido em DMF.. Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtido em solução de DMF à 77K (preto) e em sólido à T.A. (vermelho)................ Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtido em DMF......................................................................................................... Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtido em solução de DMF à 77K (preto) e em sólido à T.A. (vermelho)............... Espectros de EPR dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em solução de DMF, à 77K......................................................... 154 155 156 158 159 161 162 164 165 166 168 169 170 172 172 174 175 176 177 178 179 180 181 12 Figura 122 Figura 123 Figura 124 - Figura 125 - Figura 126 - Representação gráfica da viabilidade das células após o tratamento com vanilina e resvan durante 24 horas................................................... Atividade antioxidante do Ácido ascórbico, Vanilina e Resvan avaliada pelo método de sequestro do radical DPPH............................................. Curvas de sobrevivência de camundongos suíços após infecção e tratados com Sulfadiazina (200mg/Kg), Resvan (500mg/Kg) ou Vanilina (500mg/Kg)............................................................................... Mudança no peso corporal em camundongos infectados com 25 cistos de T. gondii e tratados com Sulfadiazina (200mg/Kg), Resvan (500mg/Kg) ou vanilina (500mg/Kg)....................................................... Número de cistos cerebrais em camundongos suíços infectados e tratados com Sulfadiazina (200mg/Kg), Resvan (500mg/Kg), Vanilina (500mg/Kg).............................................................................................. 185 186 187 188 189 13 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Tabela 2 Tabela 3 Tabela 4 Tabela 5 Tabela 6 - Tabela 7 Tabela 8 - Tabela 9 - Tabela 10 Tabela 11 Tabela 12 Tabela 13 Tabela 14 Tabela 15 Tabela 16 Tabela 17 Tabela 18 Tabela 19 Tabela 20 Tabela 21 - Atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho da vanilina ........................................................................ Atribuições das principais bandas presentes do espectro de infravermelho do resorcinol..................................................................... Atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do resvan........................................................................... Atribuições das principais bandas presentes nos espectros de infravermelho da vanilina, resorcinol e resvan......................................... Atribuições das bandas do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] no espectro de infravermelho........................................................................................... Atribuições das bandas principais do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl no espectro de infravermelho, comparadas aos compostos vanilina e cis[Cu(phen)Cl2]..................................................................................... Atribuições das bandas do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] no espectro de infravermelho....................................................................................... Atribuições das principais bandas do resvan, complexo cis[Cu(phen)Cl2] e complexo [(Cu(phen))4(resvan)] presentes nos espectros de infravermelho....................................................................... Atribuições das principais bandas dos complexos cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 presentes nos espectros de infravermelho................................................ Atribuições das bandas encontradas no Espectro Eletrônico da vanilina em meio aquoso........................................................................................ Dados comparativos entre as bandas de absorção da vanilina utilizando água e DMF como solventes.................................................................... Dados comparativos entre as bandas da vanilina e do íon vanílico gerado pela variação do pH e redução...................................................... Atribuições das bandas encontradas no Espectro eletrônico do resorcinol em meio aquoso....................................................................... Dados comparativos entre as bandas de absorção do resorcinol quando utilizado água e DMF como solventes..................................................... Atribuições das bandas encontradas no Espectro Eletrônico do resvan em meio aquoso........................................................................................ Dados comparativos entre as bandas de absorção do resorcinareno em água, DMF e metanol............................................................................... Valores de pKa determinados pelo monitoramento das bandas em 326 e 500 nm................................................................................................... Valores de pKa para vanilina e seus derivados........................................ Atribuições das bandas encontradas no Espectro Eletrônico da vanilina, resorcinol e resvan em meio aquoso......................................................... Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em meio aquoso.......................................................... Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo cis[Cu(phen)Cl2] utilizando água, acetonitrila, metanol, DMF e DMSO como solventes......................................................................................... 73 75 79 83 86 94 97 100 106 108 110 115 117 118 120 122 132 135 137 139 142 14 Tabela 22 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl em meio aquoso................................................... Tabela 23 - Dados comparativos entre os comprimentos de onda referentes à transição LLCT......................................................................................... Tabela 24 - Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl quando utilizado água, DMF, metanol e acetonitrila como solventes ........................................................................................ Tabela 25 - Dados comparativos das transições eletrônicas presentes nos complexos de cobre-phen obtidos na literatura........................................ Tabela 26 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] em meio aquoso.................................................... Tabela 27 - Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] utilizando água e DMF como solventes.............. Tabela 28 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 em meio aquoso............................................... Tabela 29 - Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 quando utilizado água e metanol como solventes................................................................................................... Tabela 30 - Valores de absorbâncias das bandas em 665 e 691 nm para os compostos cis-[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, respectivamente, em diferentes concentrações......................................... Tabela 31 - Parâmetros magnéticos de complexos de cobre com o ligante fenantrolina e derivados........................................................................... Tabela 32 - Parâmetros magnéticos dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4... Tabela 33 - Erro padrão dos experimentos de quantificação de cistos cerebrais em camundongos infectados com 25 cistos................................................... 145 148 152 153 156 159 162 163 168 173 183 188 15 LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS Abs Bipy/Bpy Cat CWEPR Dipica DMF DMSO DNA Dpp DPPH EPR Et-Bzac Glu GSH His-trp-ome His-tyr-ome IC50 IV LABMAT LLCT LMCT Me-Bzac MLCT MTT OECD Phen Qbsa Qui Resvan Threo Uv-Vis Valp Van α-naph.dtc Absorbância 2,2-bipiridina Catecol Ressonância Paramagnética de Elétrons de Ondas Contínuas Di(2-picolil)amina Dimetilformamida Dimetilsulfóxido Ácido desoxirribonucleico 2,9-difenil-1,10-fenantrolina 2,2-difenil-1-picrilidrazil Ressonância Paramagnética de Elétrons 2-Etil-1-fenil-1,3-butanodiona Ácido glutâmico Glutationa Histidina- triptófano metil ester Histidina-tirosina metil ester Concentração Inibitória para 50% das células Infravermelho Laboratório de Biologia da Malária e Toxoplasmose Transferência de Carga do Ligante para o Ligante Transferência de Carga do Ligante para o Metal 2-Metil-1-fenil-1,3-butanodiona Transferência de Carga do Metal para o Ligante Brometo de 3-[4,5-dimetiltiazol-2il]-2,5-difenil Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico 1,10-fenantrolina N-quinolin-8-il-benzenosulfonamida 2-fenil-3-hidroxi-4-quinolinona C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno Threoninato Ultravioleta e Visível 2-propilpentanoato Vanilina α-naftilamina ditiocarbamato 16 LISTA DE SÍMBOLOS gװ g﬩ σd σh σv Deformação Angular Frequência de estiramento Fator-g paralelo Fator-g perpendicular Plano de reflexão diedral Plano de reflexão horizontal Plano de reflexão vertical 17 SUMÁRIO 1 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 3.5.1 3.5.2 3.6 4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 INTRODUÇÃO............................................................................................... OBJETIVOS.................................................................................................... OBJETIVOS GERAIS...................................................................................... OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................ REVISÃO BIBLIOGRÁFICA....................................................................... RESORCINOL.................................................................................................. VANILINA....................................................................................................... CALIXARENOS............................................................................................... Resorcinarenos................................................................................................. COMPOSTO DE COORDENAÇÃO DE COBRE.......................................... Química do Cobre........................................................................................... Aplicações do cobre......................................................................................... ATIVIDADES BIOLÓGICAS......................................................................... Toxoplasmose.................................................................................................. Atividade antioxidante................................................................................... ESPECTROSCOPIA DE RESSONÂNCIA PARAMAGNÉTICA DE ELÉTRONS (EPR)........................................................................................... PARTE EXPERIMENTAL........................................................................... PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES............................................................... Síntese do complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2]...................................... Síntese do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl................................................. Síntese do ligante C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno (Resvan).......... Síntese do ligante C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno................................. Síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)].................................................. REAGENTES E SOLUÇÕES.......................................................................... Água................................................................................................................. Amálgama de zinco......................................................................................... Ácidos............................................................................................................... Brometo de potássio........................................................................................ Cloreto de cobre (II)....................................................................................... Hidróxido de sódio.......................................................................................... Solventes orgânicos......................................................................................... Ligantes............................................................................................................ EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS EXPERIMENTAIS................................... Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível (UV-vis)... Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho.......................... Ressonância Paramagnética de Elétrons (EPR)........................................... Testes Biológicos.............................................................................................. RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................... ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO........................................................................................ Espectro de Infravermelho da Vanilina....................................................... Espectro de Infravermelho do Resorcinol.................................................... Espectro de Infravermelho do ligante Resvan............................................. 20 23 23 23 25 25 26 29 32 36 36 37 41 42 43 44 53 53 53 54 55 57 58 61 61 61 61 62 62 62 62 63 63 63 64 64 65 69 69 69 73 76 18 5.1.4 Comparativo entre os Espectros de Infravermelho dos compostos vanilina, resorcinol e resvan........................................................................... 5.1.5 Espectro de Infravermelho do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2]..... 5.1.6 Espectro de Infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl................ 5.1.7 Espectro de Infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]................ 5.1.8 Comparativo dos espectros de IV dos compostos resvan, cis[Cu(phen)Cl2] e [(Cu(phen))4(resvan)].......................................................... 5.1.9 Espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4........... 5.2 ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL (UV-VIS)....................................................................................... 5.2.1 Espectro Eletrônico da Vanilina.................................................................... 5.2.2 Espectro Eletrônico do Resorcinol................................................................. 5.2.3 Espectro Eletrônico do C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno (Resvan)... 5.2.3.1 Estudo da influência do pH sobre o espectro eletrônico do resvan e determinação dos valores de pKa....................................................................... 5.2.4 Comparativo entre os Espectros Eletrônicos dos compostos Vanilina, Resorcinol e Resvan......................................................................................... 5.2.5 Espectro Eletrônico do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2]................... 5.2.6 Espectro Eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl............................. 5.2.7 Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)].............................. 5.2.8 Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4........................ 5.2.8.1 Comparativo entre os espectros eletrônicos dos complexos cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4............. 5.2.8.2 Estudo da acidez do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4.................................. 5.2.9 Determinação da proporção do metal dos complexos cis[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4............................................. 5.3 RESSONÂNCIA PARAMAGNÉTICA DE ELÉTRONS (EPR)..................... 5.3.1 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo cis-[Cu(phen)Cl2].. 5.3.2 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl............................................................................................ 5.3.3 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]....................................................................................... 5.3.4 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4.................................................................................. 5.3.5 Comparativo entre os espectros de EPR dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4.................................................................................. 5.4 AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA, ANTIOXIDANTE E ANTITOXOPLÁSMICA DOS COMPOSTOS VANILINA E RESVAN........ 5.4.1 Toxicidade Aguda............................................................................................. 5.4.2 Citotoxicidade................................................................................................... 5.4.3 Atividade antioxidante.................................................................................... 5.4.4 Atividade antitoxoplásmica............................................................................. 6 CONCLUSÃO.................................................................................................. REFERÊNCIAS............................................................................................... 79 83 86 94 97 101 107 107 116 118 125 135 137 144 155 160 163 165 167 171 171 174 176 178 180 184 184 184 185 186 191 194 19 Introdução 20 1 INTRODUÇÃO O estudo de novos compostos de coordenação vem se intensificando nas últimas décadas, visando à obtenção de novos complexos com aplicações em diferentes áreas, tais como medicamentos (HAAS; FRANZ, 2009) e catálise (WARD, et al., 2004). Complexos com os mais variados tipos de ligantes apresentam relevantes aplicações em sistemas biológicos, devido à interação de íons de metais de transição com moléculas de sistemas biológicos. Dentre os diversos complexos metálicos que tornam esta área da química de coordenação tão fascinante, pode-se destacar a hemoglobina, uma metaloproteína presente no organismo de mamíferos responsável pelo transporte de oxigênio através do sistema respiratório, além de diferentes fármacos e agentes quimioterapêuticos, como a cisplatina, utilizada atualmente no tratamento de certos tipos de câncer, em especial o câncer de ovário e testículo. (GUERRA, et al., 2007). Complexos de cobre, especificamente, possuem uma série de aplicações na química medicinal, devido principalmente à facilidade de interconversão entre os estados de oxidação (I/II) apresentados por este metal. Compostos de coordenação de cobre com o ligante fenantrolina apresentam atividades biológicas importantes, como por exemplo, atividades antitumorais, antifúngicas, antibacteriana e antimicrobiana (OLIVER, et al., 2009). Tais aplicações estão relacionadas à forte interação dos complexos de cobre-fenantrolina com o DNA, ocasionando a clivagem do ácido desoxirribonucleico (LINDER, 2001). Entre os ligantes que vem ganhando destaque na química de coordenação, estão às macromoléculas denominadas resorcinarenos, que possibilitam a coordenação de vários íons metálicos, com formação de complexos estáveis, além de permitirem uma série de modificações estruturais ao se ligar com outras moléculas em suas extremidades, gerando novas aplicações na área da catálise e da medicina (HOMDEN; REDSHAW, 2008). Neste presente trabalho foi realizada a síntese, bem como ensaios biológicos do ligante resorcinareno, um macrocíclo formado através da reação entre resorcinol – um composto com relevante atividade antioxidante atribuída aos grupos fenólicos de sua estrutura (SPATAFORA; TRINGALI, 2012) – e um aldeído, que neste trabalho é a vanilina – uma molécula que vêm despertando bastante interesse em aplicações na área de bioinorgânica por apresentar fortes ações como agente antioxidante e antimicrobiano (CHENG, et al., 2007). – Além disso, também foram sintetizados novos complexos de cobre (II) com os ligantes vanilina e resvan, sendo este último um complexo polinuclear constituído por quatro centros metálicos. Os compostos 21 obtidos foram caracterizados através das técnicas espectroscópicas de infravermelho, UvVisível e Ressonância Paramagnética de Elétrons. Além disto, foram realizados testes biológicos com o ligante vanilina e seu derivado resvan. 22 Objetivos 23 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GERAIS O objetivo principal é contribuir para o desenvolvimento da química de coordenação de compostos que possuam em suas estruturas ligantes macrocíclicos, como o resorcinareno, a partir da síntese de um novo complexo tetranuclear, tendo átomos de cobre como centros metálicos, coordenados ao ligante resvan, o qual possa ter aplicações relevantes em sistemas biológicos. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Apresentar uma nova proposta de síntese para o complexo de cobre com o ligante resvan; Sintetizar o novo complexo de cobre com o ligante vanilina, cis-[Cu(phen)(van)]Cl, bem como o complexo tetranuclear [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4; Caracterizar os complexos obtidos através das técnicas de Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho, Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível e Espectroscopia de Ressonância Paramagnética de Elétrons; Estudar ações biológicas do ligante vanilina e seu derivado, resvan. 24 Revisão Bibliográfica 25 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 RESORCINOL Sob o ponto de vista funcional orgânico e estrutural, o resorcinol é um fenol cristalino, constituído por dois grupos hidroxilas localizados nas posições meta de um anel benzênico, conforme apresentado na Figura 1. Este composto é também conhecido como resorcina, 1,3dihidroxibenzeno, meta-dihidroxibenzeno, 1,3-benzenodiol ou 3-hidroxifenol (DURAIRAJ, 2005). Figura 1 – Estrutura química do Resorcinol H HO OH H H H Fonte: Autora (2014). Os grupos hidroxilas presentes no anel aromático conferem ao resorcinol uma elevada reatividade, uma vez que os átomos de carbono localizados nas posições orto e para em relação aos grupos hidroxilas são bastante reativos, ficando apenas o carbono na posição meta com baixa reatividade. Isto torna a molécula bastante versátil e possibilita uma série de modificações e reações químicas, proporcionando diversas aplicações nas áreas de físico-química e biologia. Essa molécula é utilizada como material de partida na síntese de compostos orgânicos, tais como borrachas, tinturas capilares e plásticos (BLANCO, et al., 2005), assim como no desenvolvimento de produtos farmacêuticos, dentre eles, o 2,6-dihidroxiacetofenona, “Sódio Cromolin”, 2,4-di-hidroxi-3-n-propilacetofenona e o leucotrieno B4 (DURAIRAJ, 2005). O resorcinol, bem como muitos dos seus derivados, possuem caracterísiticas estruturais que possibilitam suas utilizações no desenvolvimento de compostos com ações farmacológicas eficazes no tratamento de doenças, tais como, alcoolismo, alergias, inflamações, Alzheimer, 26 anemia, asma, câncer, diabetes, osteoporose, úlceras gástricas, além de atuar como antisséptico (DURAIRAJ, 2005). 3.2 VANILINA A 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído, também conhecida como vanilina, possui em sua estrutura um anel aromático 1,3,4-trisubstituído, tendo como substituintes os grupos funcionais aldeído, éter e fenol, respectivamente, conforme observado na Figura 2. Figura 2 – Estrutura do composto 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído H O CH3 O OH Fonte: Autora (2014). O grupo aldeído presente na estrutura da vanilina possui elevada reatividade e, como consequência, muitos derivados da vanilina são originados por reações que têm este grupo como centro reativo. As bases de Schiff, por exemplo, são moléculas formadas pela condensação de uma amina primária com um composto que apresente um grupo carbonila, como é o caso da vanilina. Na Figura 3 é apresentada a reação de condensação de uma amina com a vanilina para formação da base de Schiff. Figura 3 – Reação de condensação para formação da base de Schiff Fonte: Autora (2014). 27 A vanilina possibilita uma série de reações como esta, formando bases de Schiff com diversas aplicações na área da química e da biologia (SABAA, et al., 2009), com elevado potencial em atividades antibacterianas e antitumorais (ZHANG, et al., 2010). Além das bases de Schiff, outros derivados podem ser formados a partir de reações que ocorrem através do grupo aldeído da vanilina, como por exemplo, os resorcinarenos, que são macromoléculas formadas pela reação de condensação entre um resorcinol e um composto aldeídico, como é o caso da vanilina. Este derivado possui aplicações na área da química e biologia, com atividades em sistemas biológicos e catálise. A vanilina também possui em sua estrutura o grupo vanilóide – constituído pelo anel aromático e os grupos substituintes metóxi e fenol – o qual apresenta importantes atividades em sistemas biológicos. Compostos que, semelhantemente à vanilina, possuem o grupo vanilóide em suas estruturas normalmente favorecem a apoptose, além de apresentarem importantes características antioxidantes e antimicrobianas. Alguns exemplos de derivados vanilóides que possuem importantes aplicações biológicas como a capsaicina, o eugenol e o ácido ferúlico são apresentados na Figura 4. Figura 4 – Estrutura dos compostos vanilina, capsaicina, eugenol e ácido ferúlico, com destaque ao grupo vanilóide em vermelho Fonte: Autora (2014). 28 A capsaicina é um alcalóide incolor e inodoro, absorvido rapidamente pela pele, por ser facilmente solúvel em gordura. Tal molécula é encontrada na pimenta e em sementes de pimentões. A capsaicina tem se mostrado bastante eficaz em estudos relacionados ao tratamento da obesidade e de patologias que envolvem dores agudas, tais como dor neuropática, neuropatia diabética, psoríase e problemas musculares (DEVARI, et al., 2014). Estudos mostram que este composto químico pode apresentar aplicações no tratamento do câncer, uma vez que ele ataca o centro dos tumores, inibindo sua proliferação. O 4-Alil-2-Metoxifenol, conhecido também como Eugenol é um composto presente no cravo, na canela e na mirra. Esta substância possui efeitos medicinais que auxiliam no tratamento de náuseas, flatulências, indigestão e diarreia. O eugenol, além de apresentar atividades bactericidas e antivirais, é um forte antisséptico e anestésico, utilizado principalmente em tratamentos odontológicos. O ácido ferúlico possui propriedades bioquímicas importantes, tais como atividade antibactericida e antioxidante, que são características do grupo vanilóide presente em sua estrutura. O ácido ferúlico também possui atividade antitumoral, podendo atuar no tratamento do câncer de mama e câncer de fígado (IBTISSEM, et al., 2012). Este composto pode ser facilmente encontrado em componentes da parede celular das plantas, como arroz, aveia e trigo, assim como em alimentos, como café, maçã e laranja. Desta forma, tendo como base os exemplos acima de compostos vanilóides apresentados, pode-se destacar a importância que este grupo possui para diversas atividades biológicas no organismo. A vanilina possibilita uma gama de aplicações em diversas áreas: é amplamente utilizada nas indústrias de alimentos, bebidas, perfumaria e cosméticos (SHANG, et al., 2014), além de possuir um vasto campo de aplicação na fabricação de produtos agroquímicos e produtos farmacêuticos, atuando como um importante reagente de síntese. Estudos realizados em ratos comprovaram que a vanilina possui efeito quimiopreventivo em carcinogênese e mutagênese, atuando também como inibidora no processo de migração de células cancerígenas (CHENG, et al., 2007). A vanilina, o agente responsável pelo aroma da baunilha, tem sabor agradável e ação bacteriana bastante significativa. Porém, sua principal característica consiste no elevado potencial em atividade antioxidante no organismo, que ocorre por sequestro de radicais livres, inibindo a fotossensibilização lipídica gerada pelo processo de oxidação e peroxidação de 29 proteínas (CHENG, et al., 2007). O alto teor antioxidante que este composto possui é fundamental para sua utilização como conservante de alimentos naturais (SUN, et al., 2013). As múltiplas possibilidades de aplicações da vanilina têm estimulado muitos pesquisadores a realizar estudos sobre esta substância. Entre esses estudos pode-se destacar os que envolvem compostos de coordenação, uma vez que cada um dos seus grupos funcionais aldeido, éter e fenol - dispõe de um par de elétrons livres, disponíveis para interagir com centros metálicos. Complexos metálicos com vanilina e seus derivados apresentam aplicações farmacológicas, atuando como agentes antimicrobianos e antitumorais. Tais propriedades também estão presentes na vanilina livre, porém, em muitas circunstâncias, a coordenação de íons metálicos aumenta a ação destas atividades biológicas (REASH, et al., 2010), o que sugere que o centro metálico modula a atividade biológica dessa molécula. Dentre os complexos metálicos de vanilina e derivados, destacam-se os compostos de coordenação com a base de Schiff Valen, que possuem propriedades luminescentes e atuam como agentes antioxidantes e catalisadores. Na Figura 5 é apresentada a estrutura da base de Schiff Valen, molécula derivada da o-vanilina, a qual possui atividade antibacteriana (LI, et al., 2014). Figura 5 – Estrutura química da base de Schiff Valen Fonte: Autora (2014). 3.3 CALIXARENOS Calixarenos são macromoléculas obtidas a partir da reação de condensação de fenóis e aldeídos, geralmente em meio ácido. Em 1872, Adolf Von Baeyer sintetizou o primeiro calixareno, a partir da reação entre resorcinol e benzaldeído. (TIMMERMAN, et al., 1996). O nome calixareno é derivado do grego, onde calix corresponde a “cálice ou vaso”, referente à 30 sua estrutura que possui a forma de um cálice, e arene significa “arila”, que são radicais derivados do grupo aromático presente em sua estrutura. (GUTSCHE, 2008). Calixareno corresponde a uma classe de compostos, que pode ser modificada quimicamente dependendo da natureza dos grupos R, dos grupos aromáticos derivados do fenol, e do número de grupos arila a partir do qual podem ser originados, conforme pode ser observado no esquema de síntese proposto na Figura 6. Figura 6 – Esquema de formação dos calixarenos Fonte: Adaptado de Gutsche (1993). Dentre tais calix[n]resorcinarenos, compostos, com têm-se “n” como significando exemplos o o números p-tert-Butilcalixarenos, de grupos arila, dihomooxacalix[4]arenos, p-tert-butylphenol, entre outros (GUTSCHE, 2008). Na Figura 7 estão apresentados alguns exemplos de derivados de calixarenos. Figura 7 – Derivados de calixarenos Fonte: Gutsche (2008, p. 200). 31 Os calixarenos possuem pontos de fusão elevados, são normalmente insolúveis em água e pouco solúveis em solventes orgânicos (GUTSCHE, 2008). A forma de cone do calixareno origina uma cavidade hidrofóbica, com paredes aromáticas ricas em elétrons, e extremidades hidrofílicas, que possibilitam a formação de várias ligações de hidrogênio. Eles possuem uma habilidade única para reconhecer e se ligar a complexos catiônicos, aniônicos e moléculas neutras, selecionando-os de acordo com seu tamanho e cargas adequadas à sua estrutura. Tais características ampliam o campo de aplicação dos calixarenos em diferentes ramos da química, física e principalmente da biologia, atuando também como bactericida, anticancerígeno, antiviral, antitrombótico, bloqueador seletivo de enzimas e complexação de proteínas (RODIK, et al., 2009). A flexibilidade conformacional, a capacidade de coordenar simultaneamente numerosos centros metálicos em várias posições e as possibilidades que esta classe de moléculas oferece em termos de modificações estruturais e funcionais, proporcionaram desenvolvimentos relevantes para a química de coordenação dos calix[n]arenos na última década (HOMDEN; REDSHAW, 2008). Os calixarenos podem formar complexos com vários metais do bloco d da tabela periódica, tais como Cu2+, Zn2+ e Ag+, conforme observado em alguns exemplos apresentados na Figura 8. O posicionamento dos metais no macrocíclico possibilita o desenvolvimento de novos catalisadores (SORRELL, et al., 1994), bem como atua na busca de enzimas artificiais, e na concepção de sensores para determinação de traços de íons metálicos, principalmente na área ambiental. (SLIWA; DESKA, 2008). Figura 8 – Complexos com o ligante calixareno Fonte:Adaptado de Sliwa; Deska (2008, p. 95, 97 e 113). 32 3.3.1 Resorcinarenos Resorcinarenos são moléculas macrocíclicas que pertencem à classe dos calixarenos, obtidos a partir da condensação de resorcinol com aldeído, em meio ácido. (IWANEK; WZOREK, 2009). São formados a partir da combinação de um número igual de moléculas de aldeído e resorcinol, com perda de um número igual de moléculas de água. (TIMMERMAN, et al., 1996). Na Figura 9 é apresentado o mecanismo geral envolvido na reação de formação do resorcinareno. A macromolécula formada não possui o grupo aldeído em sua estrutura e, em seu lugar, permanece o grupo metino, unindo as moléculas entre si. Figura 9 – Mecanismo da condensação ácido catalizada entre resorcinol e aldeído Fonte: Gutsche (2008, p. 59). Em 1872, Adolf Von Baeyer, sintetizou o primeiro composto pertencente à classe dos resorcinarenos, utilizando benzaldeído e resorcinol como reagentes. Entretanto, a estrutura deste composto foi proposta apenas em 1940 por Niederl e Vogel. A partir da determinação do seu peso molecular e, ao realizar estudos entre os vários produtos obtidos através das reações de condensação de aldeídos alifáticos e resorcinol, foi possível propor sua estrutura, cuja 33 comprovação ocorreu no ano de 1968 por Erdtman, através de análises de raios-X. (TIMMERMAN, et al., 1996). Na Figura 10 observa-se uma representação geral da estrutura macrocíclica dos resorcinarenos, onde os grupos R podem variar, dependendo do aldeído utilizado no processo de síntese. Na literatura já são relatados resorcinarenos com estruturas tendo como grupo R desde grupos alquila, contendo apenas um átomo de carbono, até cadeias lineares com 12 carbonos, por exemplo. Espécies aromáticas como benzaldeído e vanilina são também utilizadas para a formação de resorcinarenos (TIMMERMAN, et al., 1996). Figura 10 - Estrutura geral do Resorcinareno Fonte: McIldowie (2010, p.17). Sabe-se que os resorcinarenos não apresentam uma estrutura planar, sendo possível a obtenção de compostos com diferentes conformações, como pode ser observado na Figura 11, sendo a simetria mais provável a C4v, pois, com esta conformação, as hidroxilas fenólicas poderão fazer ligações de hidrogênio entre si, tornando a molécula mais estável. 34 Figura 11 – Diferentes conformações possíveis para resorcinarenos e indicação dos respectivos grupos pontuais Coroa – C4v Barco – C2v Diamante – Cs Cadeira – C2h Sela – S4 Fonte: Iwanek; Wzorek (2009, p. 399). Pelo fato de suas estruturas apresentarem cavidades que podem acomodar íons ou moléculas, os resorcinarenos têm sido objeto de estudos que vêm se intensificando ao longo dos anos (PETERSON, et al., 2003). Nesses estudos tem-se produzido compostos modificados estruturalmente, cujas aplicações são bastante diversificadas, e as reações geradoras desses produtos apresentam altos rendimentos. Os resorcinarenos contribuem para a química supramolecular devido, principalmente, às suas características de reconhecimento molecular, que são de grande importância para vários processos biológicos em células vivas, tais como, formação de membranas e ribossomos, reconhecimento do substrato pelas enzimas e processos estruturais complementares no DNA (JASAT; SHERMAN, 1999). Muitos resorcinarenos são utilizados nas sínteses de receptores que interagem com marcadores tumorais, além de possuírem várias aplicações na busca de novos compostos farmacêuticos, pesticidas, gêneros alimentícios (IWANEK; WZOREK, 2009), bem como catálise e cromatografias (MCILDOWIE, et al., 2010), sensores eletroquímicos, fotoresistência (HABA, et al ., 1999) e na adsorção de metais pesados (FIRDAUS, et al., 2008). A classe de compostos dos resorcinarenos, assim como outras macromoléculas que possuam propriedades semelhantes, pode reagir entre si, formando cápsulas macromoleculares capazes de envolver completamente moléculas ou íons hóspedes no seu interior, como é o caso 35 do resorcinareno tetraquinoxalina (resoqx), uma cavidade macromolecular que tem sido amplamente utilizada para o estudo das interações existentes entre o hospedeiro e suas moléculas hóspedes (CASTRO, et al., 2004). A quinoxalina é uma molécula fundamental na construção de cavidades derivadas do resorcinareno, possui atividades biológicas e farmacêuticas importantes, além de possibilitar interações com o DNA (BALLISTRERI, et al., 2010). A cavidade resoqx é formada a partir de ligações entre os grupos hidroxilas dos resorcinóis vicinais do resorcinareno com a quinoxalina (VINCENTI; IRICO, 2002). Na Figura 12 é apresentado o esquema de síntese para formação da cavidade do resorcinareno com a quinoxalina. Figura 12 – Esquema de síntese da cavidade do resorcinareno modificado com tetraquinoxalina Fonte: Adaptado de Panahi (2012). Os resorcinarenos podem também atuar como ligantes polidentados, podendo se coordenar a alguns metais de transição, tais como paládio, níquel, zinco e cobre (JAIN; KANAIYA, 2011). Os complexos formados com estas macromoléculas têm capacidade de agir como moléculas seletivas quanto ao tamanho e a carga das moléculas vizinhas presentes no meio, sendo estas polares ou apolares (SORRELL, et al., 1994), além de serem utilizados no desenvolvimento de catalisadores. O resorcinareno sintetizado a partir da reação de condensação entre resorcinol e vanilina, neste trabalho identificado como resvan, possui uma estrutura com vários sítios ativos, totalizando dezesseis átomos de oxigênio com elétrons disponíveis. Conforme apresentado na Figura 13, o resvan apresenta algumas possibilidades de modificações estruturais importantes, sendo estas através das reações que ocorrem entre as hidroxilas dos resorcinóis com outros ligantes favoráveis, como a quinoxalina, assim como coordenações de centros metálicos através dos átomos doadores de elétrons presentes em sua estrutura. Para este último caso, no entanto, as coordenações podem ocorrer através das hidroxilas dos grupos fenólicos dos resorcinóis e/ou dos átomos de oxigênios presentes nos grupos vanilóides, dependendo do método de síntese 36 utilizado. Devido à presença de vários sítios ativos nesta macromolécula, torna-se possível a formação de complexos polinucleares, podendo ocorrer a coordenação de até oito íons metálicos de forma bidentada na molécula. Figura 13 – Possibilidades de modificações estruturais do resvan Fonte: Autora (2014). 3.4 COMPOSTO DE COORDENAÇÃO DE COBRE 3.4.1 Química do Cobre O cobre é um dos poucos metais que pode ser encontrado na sua forma pura na natureza. Possui massa atômica igual a 63,6 e está localizado no grupo 11 da tabela periódica, sendo, portanto, um metal de transição. A configuração eletrônica da camada de valência deste metal é 3d10, 4s1, apresentando como principais estados de oxidação os valores +1 e +2. Complexos de cobre (I) geralmente possuem números de coordenação (NC) pequenos, com valências secundárias que variam entre 2 e 4. Estes complexos possuem geometrias linear para número de coordenação 2, trigonal para número de coordenação 3 e tetraédrico para número de coordenação 4. Já o cobre (II) normalmente forma complexos com números de coordenação que variam entre 4-8, geralmente com geometrias quadrado planar, para número de coordenação 4, bipirâmide trigonal ou pirâmide de base quadrada, para número de coordenação 5 e octaédrica (com distorção tetragonal) para número de coordenação 6. Na Figura 14 estão apresentadas as 37 geometrias que são preferencialmente utilizadas para os compostos de coordenação com os íons de cobre (I) e (II). Figura 14 – Geometrias propostas para complexos de cobre I e II Fonte: Adaptado de Tisato (2010, p.711). 3.4.2 Aplicações do cobre O cobre foi o primeiro metal utilizado pelas mais antigas civilizações da história da humanidade, há mais de 10.000 anos, conforme alguns relatos bíblicos. Por volta de 6.000 anos atrás, o cobre teve grande importância para produção de espadas, lanças e ferramentas, e, por isso, este período ficou conhecido como idade do cobre. Atualmente, o cobre é um dos metais de maior importância para a indústria moderna, na formação de ligas metálicas, assim como para sistemas biológicos por se tratar de um elemento biologicamente ativo em organismos vivos. O cobre é um oligoelemento, ou seja, essencial para muitas formas de vida, sendo o elemento principal em mais de 300 proteínas em humanos (CRISPONI, et al., 2010). Seu caráter bioessencial foi descoberto em 1925 (LINDER, 1991), porém, sua importância biológica foi reconhecida apenas nas últimas décadas, com o desenvolvimento da química bioinorgânica deste metal (LIPPARD; BERG, 1994). Por ser um elemento biologicamente ativo, possui aplicações biológicas relevantes, estando à maioria delas diretamente relacionadas com a facilidade de interconversão entre os 38 seus estados de oxidação (I) e (II). O cobre, na forma de íon ou complexo, pode causar danos a moléculas constituintes de células, modificando suas estruturas em processos como fragmentação de DNA, induzindo mutações ou apoptose. Isso ocorre porque o cobre livre pode reagir com moléculas de oxigênio, gerando radicais livres ou íons superóxiodos, tais como o OH• e o O2-, que prejudicam as células dos organismos vivos. No caso de alguns complexos de cobre este processo se intensifica, pois além do cobre formar radicais livres, determinados ligantes conseguem aumentar a interação com as estruturas celulares, produzindo encaixes perfeitos entre eles durante as modificações celulares. Ao mesmo tempo, o cobre é um elemento de fundamental importância em mecanismos de reações de várias enzimas, como, por exemplo, no transporte de elétrons (citocromo c oxidase), na produção de melanina (tirosinase) e na quebra de radicais realmente perigosos como superóxido (superóxido dismutase). Na Figura 15 estão representados os principais processos que têm o cobre como elemento central nos organismos vivos (LINDER, 2001). Figura 15 – Principais processos biológicos envolvendo o cobre no organismo Fonte: Kaim (1996, p. 47). Dentre as proteínas e enzimas de cobre apresentadas na figura acima, pode-se destacar a hemocianina, uma metaloproteína que possui dois átomos de cobre como elementos centrais, 39 presente nos artrópodes e moluscos. Sua função principal é transportar oxigênio nestes animais, atuando de forma equivalente a hemoglobina nos mamíferos. Na Figura 16 são apresentadas as estruturas do sistema hemocianina nas formas desoxihemocianina (a) e na forma oxihemocianina (b). Na Figura 16.a, observa-se que o cobre está em seu estado de oxidação +1, o qual não possibilita transições d-d e, por isso, a desoxihemocianina é incolor. À medida que o oxigênio se coordena à metaloproteína, ligandose em ponte aos dois centros metálicos, os átomos de cobre sofrem oxidação passando de Cu1+ Cu2+ provocando assim a mudança de coloração da metaloproteína. A coloração azul do sangue dos artrópodes é, portanto, característica da presença do cobre no seu estado de oxidação II em tais proteínas sanguíneas. Um fato a ser destacado neste sistema é a capacidade do cobre poder formar compostos estáveis com diferentes números de coordenação. Na forma desoxihemocianina, por exemplo, o cobre (I) faz três ligações, enquanto que na forma oxihemocianina, ao fazer pontes de oxigênios, o cobre (II) faz cinco ligações. Estes processos geram mudanças na geometria dos compostos, relacionadas com o estado de oxidação do metal, cujas estruturas sofrem distorções, estabilizando o centro metálico. Figura 16 – Sistema da proteína hemocianina nas formas (a) desoxihemocianina, sem oxigênio e (b) oxihemocianina, após a coordenação do oxigênio aos átomos de Cu Fonte: Disponível em (http://moray.ml.duke.edu/projects/magnus/images/). O cobre é bastante utilizado na formação de vários complexos que possuem aplicações importantes na química de coordenação, principalmente quando aplicados em sistemas biológicos. Alguns complexos de cobre atuam como catalisadores na formação de radicais, principalmente complexos de cobre (I), outros neutralizam os radicais, e há ainda complexos metálicos de cobre que permanecem neutros (LINDER, 2001). Atualmente, vários estudos vêm sendo realizados com o objetivo de desenvolver novos sistemas que suportem centros metálicos 40 cataliticamente ativos, como é o caso dos compostos de coordenação de cobre(II)-guanidinas, que possuem um vasto potencial de aplicações em catálises oxidativas. Complexos de cobre (II) com o ligante o-fenantrolina e seus derivados têm sido bastante utilizados para provocar dano oxidativo ao DNA (LINDER, 2001), apresentando alta eficiência nucleolítica (KUMAR, et al., 2008) e atividades biológicas importantes, tais como atividades de nuclease química, antitumoral, antibacteriana, antifúngica e antimicrobiana (OLIVER, et al., 2009). Palaniandavar e colaboradores relataram que os complexos de cobre (II) coordenados a ligantes mistos diiminas possuem propriedade de clivagem do DNA e apresentam atividades anticancerígenas, sendo estas mais eficientes do que a cisplatina (KANNAN; ARUMUGHAM, 2012). O complexo [Cu(phen)2]+, por exemplo, apresenta excelente atividade de clivagem do DNA, e por isso, é considerado um importante modelo biológico no estudo de fármacos anticancerígenos, uma vez que a clivagem pode causar danos ao DNA de células cancerosas, bloqueando sua replicação (SANTHAKUMAR; ARUMUGHAM, 2012). Para que ocorra a clivagem do DNA, o complexo [Cu(phen)2]2+ é inicialmente reduzido a [Cu(phen)2]+ que em seguida se liga ao DNA, com intercalante eficiente através da estrutura planar rica em interações π do ligante fenantrolina. O cobre I reduz as espécies de oxigênio presentes no meio, gerando radicais livres como superóxido e o radical hidroxila, e o complexo [Cu(phen)2]+ é oxidado para [Cu(phen)2]2+. Estes radicais vão gerar um ataque oxidativo clivando o DNA principalmente nas unidades C-1’, C-4’ ou C-5’ do 2-desoxirribose (TISATO, et al., 2010). O complexo [Cu(phen)2]+, cuja estrutura é representada na Figura 17, gera um certo aumento na produção de espécies reativas de oxigênios (ROS) no organismo. No entanto, estudos mostram que o complexo cobre-phen favorece a indução da apoptose de células cancerígenas no fígado. Este mesmo complexo possui alta citotoxicidade com relação às células leucêmicas humanas, podendo inibir até 90% do crescimento destas células (TISATO, et al., 2010). 41 Figura 17 – Estrutura do complexo [Cu(phen)2]+ N N Cu N + N Fonte: Autora (2014). Nas últimas décadas, vários estudos têm sido realizados (AWAD, et al., 2010) a partir do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], visando tanto a identificação de novas aplicações para esta espécie quanto no desenvolvimento de novos complexos derivados apresentando este composto como precursor. O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] possui funções relevantes, como por exemplo, condutividade de materiais ópticos e, devido sua coloração intensa é também utilizado como corante, além de que, complexos como este possuem eficientes atividades antitumoral e de clivagem do DNA (AWAD, et al., 2010). O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] possui geometria quadrado planar, tornando favorável a substituição dos cloretos por novos ligantes em sua esfera de coordenação, sendo tal propriedade bastante útil para a atuação deste composto em catálise. (AWAD, et al., 2010). Na Figura 18 é representada a estrutura do complexo em questão. Figura 18 – Estrutura do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] Fonte: Autora (2014). 3.5 ATIVIDADES BIOLÓGICAS Tendo em vista os testes biológicos realizados ao longo deste trabalho, os quais são não são desenvolvidos no presente Instituto de Química da UFRN, faz-se necessário uma pequena 42 introdução a respeito de algumas atividades biológicas que serão posteriormente apresentadas como resultados. 3.5.1 Toxoplasmose A toxoplasmose é uma doença infecciosa, congênita e adquirida, causada pelo parasito Toxoplasma gondii, que ocorre em seres humanos e animais de sangue quente, sendo perigosamente virulenta em indivíduos imunocomprometidos e crianças congenitamente infectadas (NEUMAYEROVÁ, et al., 2014). A toxoplasmose pode causar doenças graves e, quando a infecção ocorre durante a gravidez, os parasitas podem atravessar a placenta e infectar o feto, podendo gerar abortos e má formação dos fetos, déficits neurológicos e cegueira na criança (KAYE, 2011). A principal forma de transmissão é através da ingestão dos cistos teciduais, através de carnes cruas, frutas ou verduras mal lavadas e ovo morno (FEITOSA; SAMPAIO, 2013). Estima-se que a toxoplasmose ocorra em pelo menos um bilhão da população humana mundial, com maiores taxas de infecção na América do Sul e América Central. No Brasil, estatísticas do Ministério da Saúde afirmam que a Toxoplasmose é responsável por 90 óbitos anuais. (BARBOSA, 2008). Estes índices aumentam principalmente em locais quentes e úmidos, e com poucas condições sanitárias, uma vez que tais características tornam favorável a maturação dos oocistos (ovos) depositados no solo pelos animais contaminados, conforme o ciclo de vida do parasita apresentado na Figura 19. Figura 19 – Ciclo do Toxoplasma gondii Fonte: (file:///C:/Users/LQCPol/Downloads/exerc.-protozoarios-e-algas2010-a-2013.pdf). 43 Os principais fármacos utilizados no tratamento da toxoplasmose congênita são pirimetamina, sulfadiazina e leucovorina, cujas estruturas são apresentadas na Figura 20. O uso de tais medicamentos tem por finalidade diminuir a replicação do parasita e evitar mais danos para os órgãos envolvidos. Entretanto, apesar de se mostrarem eficaz, estes medicamentos possuem sérios efeitos colaterais, tais como, febre, inflamação de vasos sanguíneos, assaduras, náuseas, vômitos, diarreia, convulsões, entre outros (KAYE, 2011) e, por isso, faz-se necessário a busca por alternativas terapêuticas. Figura 20 – Estrutura dos fármacos pirimetamina, sulfadiazina e leucovorina Fonte: Autora (2014). 3.5.2 Atividade antioxidante A geração de espécies oxidantes ocorre naturalmente na via aeróbica ou por alguma disfunção biológica, gerando radicais livres, cujo elétron desemparelhado localiza-se nos átomos de oxigênio ou nitrogênio (BARREIROS, et al., 2006). Os radicais livres estão envolvidos em processos importantes no organismo, tais como, produção de energia, defesa contra patógenos, sinalização intracelular, entre outros. Esses radicais livres estão em equilíbrio com as enzimas antioxidantes, ou seja, moléculas capazes de retardar ou inibir a oxidação biológica randômica, diminuindo a quantidade de radicais livres no organismo (PIENIZ, et al., 2009). No entanto, quando a produção de radicais livres for maior do que a capacidade antioxidante no organismo, as espécies reativas de oxigênio e de nitrogênio podem reagir com 44 lipídios, proteínas e com o DNA, gerando modificações nas enzimas, nas células e no material genético (BARREIROS, et al., 2006). Tal processo, denominado de estresse oxidativo, pode causar diversas doenças graves, como câncer, Parkinson, Alzheimer, doenças inflamatórias e imunológicas, doenças cardiovasculares, entre outras (TOMEI; SALVADOR, 2007). Por essas razões, várias pesquisas têm se voltado para o desenvolvimento de produtos com atividades antioxidantes. Particularmente, compostos que possuem grupos fenóis em suas estruturas têm propriedades antioxidantes, atuando como amenizador do estresse oxidativo (SPATAFORA; TRINGALI, 2012). A vanilina é um exemplo de produto natural com forte característica antioxidante. 3.6 ESPECTROSCOPIA DE RESSONÂNCIA PARAMAGNÉTICA DE ELÉTRONS (EPR) A espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons não é uma técnica comumente utilizada no laboratório de pesquisas da área de Inorgânica, do Instituto de Química da UFRN e, por isso, faz-se necessário desenvolver uma breve introdução sobre EPR, de maneira a esclarecer os principais conceitos e fundamentações a respeito desta técnica. O EPR é uma técnica utilizada para caracterização de moléculas que possuam elétrons desemparelhados, como por exemplo, os complexos que contém elementos dos blocos d e f, ou espécies contendo radicais livres. Para compostos de coordenação, por exemplo, é possível comprovar a presença do metal na amostra analisada, desde que ele seja paramagnético. Este procedimento decorre da especialidade da técnica em gerar um sinal com intensidade proporcional à quantidade de spins desemparelhados. Nessa técnica, um campo magnético externo é aplicado sobre a amostra, e se nela existirem elétrons desemparelhados, ocorrem interações, gerando-se novos estados energéticos, cuja quantidade depende dos momentos angulares de spin na amostra. Como as diferenças enrgéticas entre esses estados são da ordem de grandeza das microondas, ao se aplicar radiações dessa faixa do espectro sobre a amostra podem ocorrer transições eletrônicas entre esses estados, como é mostrado na Figura 21. 45 Figura 21 – Comportamento dos spins na ausência de campo magnético (esquerda) e na presença de campo magnético (direita) Fonte: Autora (2014). O dipolo magnético do spin do elétron é gerado devido à rotação do elétron sobre o seu próprio eixo, Figura 22. A direção deste dipolo é paralela ao eixo de rotação. Figura 22 – Rotação de uma partícula eletrizada em torno do seu próprio eixo e o dipolo magnético gerado devido a esta rotação Fonte: Santos (2006, p.20). Os compostos analisados devem possuir elétrons desemparelhados para que a resultante do spin produza um dipolo magnético não nulo, uma vez que, quando os elétrons estão emparelhados, eles rotacionam em sentidos opostos e o dipolo magnético resultante é nulo. Antes de aplicar um campo magnético, os dipolos magnéticos possuem direções aleatórias, no entanto, ao aplicar um campo magnético sobre a amostra, os dipolos magnéticos adquirem uma direção preferencial, os quais se alinham à direção do campo magnético, como ilustrado na Figura 23. 46 Figura 23 – Direção dos dipolos magnéticos: direções aleatórias (esquerda) direções alinhadas devido à ação do campo magnético (direita). Fonte: Santos (2006, p.21). A aplicação desta técnica se fundamenta na análise do espectro de absorção da radiação de microondas gerada pelos momentos de dipolo magnético do spin do elétron. Os espectros experimentais são obtidos medindo-se a intensidade da radiação em função do campo magnético. Com a finalidade de melhor analisar os resultados obtidos, os perfis dos espectros de EPR apresentados correspondem à primeira derivada dos seus espectros de absorção característicos. No espectro de EPR, um dos prinicpais parâmetros considerados é o fator-g. Os valores de g relacionam-se aos momentos angulares orbitais e de spin dos elétrons, sendo iguais a 2,0023 no elétron livre, e por isso, os momentos angulares eletrônicos pode gerar informações sobre as estruturas eletrônicas (MABBS, 1993). O fator-g é característico para cada tipo de composto, e os seus valores podem ser obtidos com o uso da equação: g=h.ν/β.H Com h = constante de Planck ν = frequência β = magnéton de Bohr H = campo magnético. Pela sua correlação com os momentos angulares eletrônicos, o fator-g é dependente da orientação da amostra em relação a um referencial, que normalmente é a coordenada z. Assim, os valores de gz são chamados de gǁ, enquanto que gx e gy são denominados de g﬩. Além da ação de um campo magnético externo sobre o elétron (ou os elétrons) desemparelhado(s), há ainda três tipos de interações que podem ocorrer no EPR, como ilustrado na Figura 24. 47 Figura 24 – Tipos de interações magnéticas que podem ocorrer no EPR Fonte: Adaptado de Duin (p.13). A interação comumente observada nos espectros de EPR de compostos de coordenação ocorre entre o elétron desemparelhado e o núcleo magnético, chamada de interação nuclear hiperfina. Já a interação superhiperfina ocorre entre o elétron desemparelhado e os núcleos vizinhos, a qual é normalmente observada na região perpendicular do espectro. A terceira interação é denominada spin-spin, e ocorre entre dois elétrons desemparelhados de diferentes átomos presentes em um mesmo composto. O campo magnético efetivo que age sobre o elétron, é constituído da soma entre o campo magnético externo e o campo magnético gerado pelo núcleo. Uma vez que o campo magnético gerado pelo núcleo pode adquirir 2I + 1 valores possíveis, haverá 2I + 1 campos magnéticos diferentes agindo sobre os elétrons desemparelhados, gerando 2I + 1 linhas de igual intensidade no espectro, conhecidas como linhas de desdobramento hiperfino. A separação entre as linhas é chamada de constante de desdobramento hiperfino, representada pela letra a, correspondente à intensidade da interação entre o elétron e o núcleo. Os valores do fator-g podem ou não coincidir com os valores do fator-A e, estas relações podem gerar diferentes comportamentos ao espectro de EPR. Tais comportamentos estão totalmente associados à simetria que o complexo apresenta. Na Figura 25 estão representados os possíveis perfis que os espectros de EPR podem assumir, de acordo com os valores do fatorg apresentados. 48 Figura 25 – Perfis de espectros de EPR idealizados para diferentes simetrias Fonte: Adaptado de Mabbs (1993, p. 314). Conforme apresentado na figura acima, os espectros podem apresentar perfis denominados de isotrópico, axial e rômbico. O espectro de EPR apresenta um perfil isotrópico quando não são observadas hiperfinas e os valores do fator-g são iguais, ou seja, quando o espectro é totalmente simétrico, com gxx = gyy = gzz (todos os eixos da molécula são iguais). O espectro é caracterizado como rômbico quando todos os eixos da molécula são assimétricos. Neste sistema não há nenhum tipo de isotropia, ou seja, gxx ≠ gyy ≠ gzz. Já o perfil axial pode ocorrer de duas formas, a primeira apresentando hiperfinas do lado esquerdo do espectro, com fator-g paralelo maior do que o fator-g perpendicular, indicando que os eixos x e y são equivalentes e o eixo z é maior que os demais, e outro perfil com hiperfinas apresentadas do lado direito do espectro, com o fator-g paralelo menor do que o fator-g perpendicular, indicando um composto que apresente o eixo z menos alongado do que os demais. Desta forma, tais perfis determinam as possíveis simetrias que o complexo em análise pode apresentar. Como os complexos de cobre mononucleares ou polinucleares apresentam configuração eletrônica d9, ou seja, possuem elétrons desemparelhados, a técnica de EPR surge como uma ferramenta útil na caracterização destes compostos. Os diversos compostos de coordenação com cobre (II) possuem diferentes geometrias, tais como quadrado planar, pirâmide de base quadrada ou octaédrico com distorção tetragonal. Apesar disso, apresentam espectros de EPR com perfis semelhantes, tendo vários sinais 49 eletrônicos paralelos característicos de simetria axial, com gǁ > g﬩. Na Figura 26, por exemplo, são apresentados espectros de EPR de complexos de cobre com perfil axial, indicando simetrias em que o eixo z seja mais alongado do que os eixos x e y, conforme observado em suas estruturas representadas ao lado. Ainda nesta figura, pode-se observar um perfil idealizado para compostos de cobre (II) (a), enfatizando as características espectrais que são próprias deste metal, dentro destas condições estruturais apresentadas. Figura 26 – Espectros de EPR dos compostos 1-4 em DMSO, a 43K (a) simulação do espectro de EPR Fonte: Adaptado de Beckford (2012, p.226). Além dos espectros axiais apresentados, os complexos de cobre também podem apresentar outro tipo de simetria axial, neste caso, com fator-g perpendicular maior do que o fator-g paralelo. Como exemplo, tem-se o complexo [Cu(bipy)2Cl]ClO4, que possui geometria bipirâmide trigonal e apresenta um espectro axial, com g﬩ > gǁ, como pode ser observado na Figura 27. 50 Figura 27 – Espectro de EPR experimental (- - - ) e simulado (-.-.-.-) Fonte: Valko (1990, p. 810). No entanto, este comportamento espectral pode ser modificado, de acordo com as características estruturais que o complexo de cobre apresenta. O complexo hexacoordenado [Cu(pabh)2], por exemplo, possui geometria tetragonal, proveniente do efeito Jahn-Teller, e apresenta um perfil rômbico de EPR, conforme apresentado na Figura 28. Figura 28 – Espectro de EPR do complexo [Cu(pabh)2] em pó à 298K Fonte: Adaptado de Pal (2002, p.422). Complexos que possuem geometria tetraédrica ou octaédrica perfeita, com todos os ligantes iguais na esfera de coordenação e apresentando os mesmos comprimentos de ligações, possuem um perfil isotrópico. No entanto, complexos de cobre dificilmente terão estas características e, por isso, na prática este perfil é raramente observado (HATHAWAY, et al., 1969). Desta forma, na Figura 29 é apresentado um espectro de EPR com perfil isotrópico, referente ao complexo [Ni(NH3)6]2+, apenas à título comparativo. 51 Figura 29 – Espectro de EPR do complexo [Ni(NH3)6]2+ em solução de amônia a 77K Fonte: Adaptado de Telser (2006, p.1507). 52 Parte Experimental 53 4 PARTE EXPERIMENTAL 4.1 PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES 4.1.1 Síntese do complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2] O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] foi sintetizado a partir da reação entre 300 mg (1,76 mmol) de cloreto de cobre(II) dihidratado e 317 mg (1,76 mmol) de fenantrolina. Inicialmente o cloreto de cobre (II) dihidratado foi dissolvido em 5 ml de metanol a 50°C e em seguida foi adicionada a fenantrolina. O sistema reacional foi mantido sob agitação e aquecimento por 1 hora. Após este período, o sólido, com coloração verde, formado foi filtrado, lavado com metanol e armazenado sob vácuo, tendo a reação, um rendimento de 92 %. O procedimento para a síntese deste complexo é apresentado na Figura 30. Figura 30 – Fluxograma da síntese do complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2] CuCl2.2H2O Metanol Agitação e aquecimento leve Fenantrolina Metanol Solução com precipitado verde Agitação por 1h a 50°C Resfriamento Filtração a vácuo Cis-[Cu(phen)Cl2] Fonte: Autora (2014). 54 Figura 31 – Estrutura proposta para o complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2] Cl N Cu N Cl Fonte: Autora (2014). 4.1.2 Síntese do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl Para a síntese do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl foram dissolvidos 96,6 mg (0,64 mmol) do ligante vanilina em 5 mL de água destilada e posteriormente foram adicionadas gotas de uma solução aquosa de NaOH (2 mol L-1) até que fosse atingido pH 8,0. Em seguida adicionou-se 200 mg (0,64 mmol) do complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2], previamente dissolvido em água destilada, deixando-se a solução sob agitação e aquecimento a 60oC por 2 horas. Após este período a solução foi resfriada até a temperatura ambiente. O sólido de coloração verde escuro formado foi filtrado a vácuo e mantido em dessecador, tendo esta síntese um rendimento de 87%. Na Figura 32 é apresentado o fluxograma da síntese para o complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl. 55 Figura 32 – Fluxograma da síntese do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl Vanilina água Solução NaOH 2 mol L-1 cis-[Cu(phen)Cl2 água Solução com precipitado verde Agitação durante 2 horas a 60°C Resfriamento Filtração a vácuo Cis-[Cu(phen)(van)]Cl Fonte: Autora (2014). Figura 33 – Estrutura proposta para o íon complexo cis-[Cu(phen)(van)]+ H3C O N O Cu N H O Fonte: Autora (2014). 4.1.3 Síntese do ligante C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno (Resvan) O ligante C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno, neste trabalho identificado como resvan, foi sintetizado utilizando o procedimento de síntese descrito na literatura (SARDJONO, et al., 2007), porém com algumas adaptações. Inicialmente foram dissolvidos 552 mg (5 mmol) de resorcinol e 766 mg (5 mmol) de vanilina em 30 ml de etanol, seguido da adição de 0,5 ml de ácido clorídrico concentrado a fim de catalisar a reação de condensação. A solução foi 56 submetida a refluxo (78oC) e sob agitação durante 15 horas. Após esse período, a suspensão foi resfriada até atingir a temperatura ambiente e então o sólido obtido foi filtrado. O precipitado de coloração rosa claro obtido, com rendimento de 72%, foi lavado com etanol e mantido sob vácuo. Na Figura 34 é apresentado o procedimento da síntese. Figura 34 – Fluxograma de síntese do resvan Resorcinol Vanilina Etanol Ácido Clorídrico Solução vermelha Refluxo por 15 horas a 78°C Resfriamento Filtração a vácuo resvan Fonte: Autora (2014). Figura 35 – Estrutura proposta para o resvan Fonte: Autora (2014). 57 4.1.4 Síntese do ligante C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno O ligante C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno foi sintetizado utilizando o procedimento de síntese descrito na literatura (ITO, et al., 2008), com algumas adaptações. Foram dissolvidos 2 g (18,2 mmol) de resorcinol e 1,93 g (1,85 mL, 18,2 mmol) de benzaldeído em 50 ml de etanol, seguido da adição de 1,82 ml de ácido clorídrico concentrado a fim de catalisar a reação de condensação. A solução foi submetida em refluxo (78oC) e sob agitação durante 15 horas. Após esse período, a solução foi resfriada até atingir a temperatura ambiente e então o sólido obtido foi filtrado. O precipitado de coloração verde foi lavado com etanol e mantido sob vácuo. Reação com rendimento de 85%. O fluxograma de síntese do ligante é apresentado na Figura 36. Figura 36 – Fluxograma de síntese do C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno Benzaldeído Resorcinol Etanol Ácido Clorídrico Solução amarela Refluxo por 15 horas a 78°C Resfriamento Filtração a vácuo C-Tetrafenilcalix[4]resorcinareno Fonte: Autora (2014). 58 Figura 37 – Estrutura proposta para o C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno Fonte: Autora (2014). 4.1.5 Síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] Para a síntese do complexo tetranuclear do sistema cobre-fenantrolina tendo o resorcinareno como ligante em pontes foram utilizados dois procedimentos distintos que resultaram em produtos com propriedades diferentes. Assim, estes dois procedimentos serão descritos como metodologias de síntese para este composto, sendo que uma é um método bastante usual em síntese de compostos de coordenação onde se faz reagir um complexo precursor diretamente com o ligante de interesse nas devidas proporções molares. Para o segundo procedimento, inicialmente foi realizado a síntese do complexo tendo a vanilina como ligante e posteriormente este complexo passa a substituir a vanilina na síntese do resorcinareno. Método usual de síntese O complexo [(Cu(phen))4(resvan)] foi sintetizado conforme procedimentos usuais de síntese para compostos de coordenação, descritos na literatura (ROSTAING, et al., 1995). Inicialmente foram dissolvidos 62 mg (0,064 mmol) do ligante resvan em uma solução contendo 4,6 ml de solução de hidróxido de sódio 0,1 mol L-1 e 6 ml de água destilada, obtendose uma solução de coloração vermelho intenso. Em seguida, foram adicionados 78 mg (0,25 mmol) do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], previamente dissolvidos em 10 ml de água destilada. A solução foi mantida sob agitação a 60°C durante 2 horas e, logo após, resfriada a temperatura ambiente. O material sólido de coloração marrom obtido através deste procedimento foi filtrado a vácuo e lavado com etanol. A síntese teve rendimento de 90%. Na Figura 38 é apresentado o procedimento de síntese por meio do fluxograma. 59 Figura 38 – Fluxograma da síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] Resvan Solução NaOH 0,1 mol L-1 Cis-[Cu(phen)Cl2] água Solução com precipitado marrom Agitação por 2 horas a 60°C Resfriamento Filtração a vácuo [(Cu(phen))4(resvan)] Fonte: Autora (2014). Figura 39 - Estrutura proposta para o complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] obtido através do procedimento de síntese usual Fonte: Autora (2014). 60 Novo método de síntese O complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 foi sintetizado utilizando um novo procedimento de síntese, ainda não descrito na literatura para a síntese de compostos de coordenação envolvendo ligantes da classe dos calixarenos. Para esta síntese, foram dissolvidos 100 mg (0,23 mmol) do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl e 26 mg (0,23 mmol) de resorcinol em 30 ml de etanol, seguido da adição de 0,012 ml de ácido sulfúrico concentrado a fim de catalisar a reação. A solução foi mantida em refluxo (78oC) e agitação durante 15 horas. Após esse período, a solução foi resfriada até atingir a temperatura ambiente e o sólido formado foi filtrado a vácuo. O precipitado de coloração azul claro foi lavado com etanol e armazenado em dessecador. Reação com rendimento de 87%. Na Figura 40 é demonstrado o procedimento de síntese do complexo tetranuclear através do fluxograma. Figura 40 – Fluxograma de síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 Cis[Cu(phen)(van)]Cl Resorcinol Etanol Ácido sulfúrico Solução azul claro Refluxo por 15 horas a 78°C Resfriamento Filtração a vácuo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 Fonte: Autora (2014). 61 Figura 41 – Estrutura proposta para o complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 obtido através do novo procedimento de síntese desenvolvido neste trabalho Fonte: Autora (2014). 4.2 REAGENTES E SOLUÇÕES 4.2.1 Água Utilizou-se água destilada para realizar as sínteses dos complexos [Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)], bem como na preparação de soluções utilizadas na espectroscopia eletrônica, a fim de retirar os íons presentes em solução. 4.2.2 Amálgama de zinco Grânulos de zinco foram lavados em solução de ácido clorídrico 2,5 mol L-1 e posteriormente, foram imergidos em mercúrio metálico P.A, 99,9%. Logo após, amálgama de zinco foi mantido submerso em água destilada até ser utilizado. 4.2.3 Ácidos Ácido Clorídrico P.A. 37%, fabricante Proquímios, foi utilizado na síntese do ligante resvan, bem como na preparação de soluções de HCl 2,5 mol L-1 para preparação da amálgama de zinco e utilização em espectroscopia eletrônica. O ácido sulfúrico P.A. 97%, fabricante CRQ, foi utilizado para a síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, sem tratamento prévio. 62 4.2.4 Brometo de potássio Brometo de potássio grau espectroscópico 99,0%, fabricante Sigma Aldrich, foi utilizado para preparar pastilhas de KBr, juntamente com as amostras em questão, para análise espectroscópica na região do infravermelho. 4.2.5 Cloreto de cobre (II) O cloreto de cobre (II) dihidratado P.A., fabricante Vetec, foi utilizado para sintetizar o complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2], sem nenhum tratamento prévio. 4.2.6 Hidróxido de sódio Hidróxido de sódio P.A. granulado, fabricante Vetec, foi utilizado para preparar soluções de NaOH 0,1 e 2,5 mol L-1, utilizadas nas sínteses do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] e [Cu(phen)(van)]Cl, respectivamente, bem como em análise de espectroscopia eletrônica. 4.2.7 Solventes orgânicos Álcool Etílico Absoluto P.A. 99,5%, fabricante Vetec, foi utilizado nas sínteses do ligante resvan e dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. O Álcool Metílico P.A. 99,5%, fabricante Vetec, foi utilizado na síntese do complexo cis-[Cu(phen)Cl2]. Os solventes Acetonitrila 99,9%, grau HPLC, fabricante Panreac, Dimetilformamida (DMF) P.A. 99,8%, fabricante Vetec, e Dimetilsulfóxido (DMSO) P.A. 99,9%, fabricante Vetec, bem como os demais solventes orgânicos citados, foram utilizados na preparação de soluções para análises de espectroscopia eletrônica, sem tratamentos prévios. 4.2.8 Ligantes 1,10 – fenantrolina 63 O ligante 1,10 – fenantrolina P.A. 99,5%, fabricante Vetec, foi utilizado na síntese do complexo de partida cis-[Cu(phen)Cl2]. Resorcinol O ligante Resorcina (Resorcinol) P.A. 99,0-100,5%, fabricante Vetec, foi utilizado nas sínteses do ligante resvan e do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. Vanilina O ligante vanilina P.A. 99,5%, fabricante PROQUÍMIOS, foi utilizado nas sínteses do ligante resvan e do complexo [Cu(phen)(van)]Cl. 4.3 EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS EXPERIMENTAIS 4.3.1 Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível (UV-vis) Os espectros eletrônicos na região do ultravioleta e visível (UV-vis) foram obtidos na temperatura ambiente a partir da dissolução das amostras (ligantes e complexos) nos solventes de interesse, em cubetas de quartzo com caminho óptico de 1 cm, com posterior leitura em espectrofotômetros Uv-visível Agilent, modelo 8453, e Uv-visível 1800, da Shimadzu. Todos os espectros foram obtidos na região de 190 a 1100 nm e os coeficientes de absortividade molar das principais bandas foram determinados a partir da lei de Lambert-Beer, através de valores de absorbância obtidos nos espectros das soluções de amostras com concentrações definidas. Esta técnica foi também utilizada para o acompanhamento das alterações nos espectros eletrônicas dos compostos vanilina, cis-[Cu(phen)Cl2] e [Cu(phen)(van)]Cl provocadas pela redução dos mesmos com amálgama de zinco. Para este acompanhamento a amálgama de zinco foi colocada na cubeta contendo a solução do composto de interesse e em seguida foram obtidos espectros eletrônicos desta solução em intervalos de tempo até não se observar mais alterações relevantes no espectro. A espectroscopia eletrônica foi também utilizada para estudo de pH dos ligantes resvan e vanilina, a fim de determinar o pKa destes compostos e analisar seu comportamento após possíveis desprotonações. Para monitorar a variação de pH destes ligantes, foram preparadas 500 mL de soluções aquosas de resvan e vanilina, com concentrações 3,98.10-5 mol L-1 e 64 1,06.10-4 mol L-1, respectivamente. As análises das amostras foram realizadas em várias faixas de pH, em intervalos entre 2,5 a 11,5 para o resvan, e 3,0 a 9,5 para a vanilina, através do espectrofotômetro UV-vis. Para cada leitura realizada, foram adicionados pequenos volumes (µL) de uma solução de hidróxido de sódio 2,5 mol L-1, seguido da determinação do pH com o auxilio do pHmetro de bancada (modelo EEQ-9025). Após atingir o pH alcalino em 11,5 e 9,5 para o resvan e a vanilina, respectivamente, foram adicionados 1 mL de ácido clorídrico 2,5 mol L-1 em cada solução, a fim de avaliar o comportamento destas moléculas em meio ácido e comprovar que após a desprotonação de alguns grupos fenólicos, não houve degradação destas substâncias. 4.3.2 Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho Os espectros vibracionais na região do infravermelho foram obtidos por meio das amostras em estado sólido, na forma de pastilhas. As amostras foram diluídas em brometo de potássio espectroscópico (KBr), maceradas em pequenas quantidades em um almofariz e prensadas para obtenção de pastilhas. A leitura foi realizada utilizando um espectrofotômetro de Infravermelho, série IRAffinity-1, modelo FTIR-8400S, software IRSOLUTION, versão 1.60, fabricante Shimadzu. Os espectros foram registrados em transmitância, utilizando uma faixa espectral de 400 a 4000 cm-1. 4.3.3 Ressonância Paramagnética de Elétrons (EPR) As análises de EPR foram realizadas em um espectrômetro de ressonância paramagnética de elétrons (EPR) BRUKER modelo ESP 300E, operando em banda X (~9,7 GHz). Os compostos foram analisados no estado sólido e em solução de DMF, na temperatura ambiente e resfriados em nitrogênio líquido à 77K, respectivamente. As leituras das amostras foram realizadas utilizando tubos de quartzo de 3,0 mm de diâmetro, os quais foram posicionados na cavidade do espectrômetro de EPR. Os espectros obtidos foram posteriormente tratados pelo programa WinEPR. 65 4.3.4 Testes Biológicos Os testes biológicos preliminares, in vitro e in vivo, foram realizados com os ligantes resvan e vanilina. Tais testes consistem em análises de toxicidade aguda, citotoxicidade, antioxidante e de atividade antitoxoplásmica. Na Figura 42 é apresentado um esquema dos procedimentos que foram realizados. Figura 42 - Fluxograma do esquema experimental para os testes biológicos Resvan/ Vanilina In vitro In vivo Citotoxicidade Antioxidante Toxicidade Antitoxoplásmica MTT DPPH 500mg/Kg 500mg/Kg Fonte: Adaptado de Oliveira (2013, p.25). Toxicidade aguda Para o teste de toxicidade aguda, os ratos foram divididos em grupos de três camundongos suíços fêmeas (8-12 semanas) sadios, com peso médio de 25 ± 2g. Estes animais foram mantidos sob condições padrão de criação, a 25°C, com ciclos de doze horas de luz e doze horas de escuro, com alimentação regular e água. Os grupos tratados receberam uma única dose, via oral, de vanilina/resvan, ambos com concentração 500mg/Kg. As doses foram preparadas a partir da diluição em água destilada (vanilina) ou DMSO na concentração de até 8% (resvan). O grupo controle negativo recebeu a solução das amostras diluídas. Para todos os animais utilizou-se um volume de 200µL. Os efeitos tóxicos observados nos animais em análise foram mortalidade, convulsões, piloereção, locomoção, entre outros. Estes comportamentos foram observados nos primeiros 30 66 minutos, permanecendo com certa frequência nas 24 horas seguintes à administração e ao longo de 14 dias. Citotoxicidade Para o teste de citotoxicidade foram utilizadas células HEK 293, ou seja, células embrionárias de rim humano, modificadas com adenovírus 5. A análise foi realizada utilizando o método de MTT, onde as células foram cultivadas em microplaca de 96 poços na quantidade de 1x104 células/poço de 200 µL, em meio de cultura DMEM suplementado com 5% de soro bovino fetal. As células foram mantidas em atmosfera de 5% de CO2, a 37°C. Após 24h de incubação, o meio de cultura foi substituído pelas amostras (vanilina ou resvan) diluídas em meio de cultura (em diluição seriada de 2000 a 31,25µg/mL) ou controles (apenas meio de cultura). A microplaca foi novamente incubada. Após 24 horas, o meio com os compostos-teste ou controles foi substituído por 100µL de meio de cultura DMEM contendo o reagente MTT na concentração 0,5mg/mL e novamente incubados por 3 horas. Ao final deste período, o sobrenadante foi removido e substituído por 200µL de DMSO puro em cada poço. A leitura da absorbância em 570 nm foi realizada em espectrofotômetro Uv-vis. Atividade Antioxidante A atividade antioxidante dos compostos vanilina e resvan foi analisada a partir de sequestro do radical DPPH (2,2-difenil-1-picril-hidrazila), que consiste na mudança de cor do reagente DPPH em solução etanólica, quando este entra em contato com uma substância antioxidante. O teste foi realizado em microplaca de 96 poços, e em cada poço foi acrescentado 200µL de solução DPPH (0,7mM) e 100 µL de água destilada com diluições seriadas (2000 – 31,25µg/mL) da vanilina, resvan ou ácido ascórbico, sendo este último utilizado como controle. Em seguida, a microplaca foi incubada por 30 minutos ao abrigo da luz, à temperatura ambiente. Posteriormente, foi realizada a leitura da absorbância no comprimento de onda 517 nm. As porcentagens de sequestro do radical DPPH foram calculadas da seguinte forma: 67 % de seqüestro do DPPH = [1– (Absorbância amostra – Absorbância branco)] x100 (Absorbância controle – Absorbância branco) Atividade Antitoxoplásmica O teste de atividade antitoxoplásmica foi realizado a partir de dois experimentos independentes. Para ambos, foram utilizados camundongos suíços macho, tendo grupos com quatro animais no 1° teste e cinco animais no 2° teste. Os grupos foram divididos em: Vanilina (500mg/Kg), Resvan (500mg/Kg), controles sulfadiazina (200mg/Kg) e não tratado (usando apenas o veículo). Os animais foram infectados com a cepa ME49, via oral, com 25 cistos. O tratamento teve início 24 horas após a infecção, com duração de 6 dias. A administração foi realizada por via oral em dose única, diariamente. A mortalidade foi observada durante 30 dias. Após este período, os animais sobreviventes tiveram seus cérebros removidos e macerados para a contagem de cistos cerebrais em lâmina, utilizando-se microscópio óptico, e deste modo, foi possível quantificar a carga parasitária cerebral (OLIVEIRA, 2013). 68 Resultados e Discussão 69 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1 ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO A espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), utilizada na caracterização e estudo dos compostos sintetizados neste trabalho, assim como de seus precursores, é uma técnica de absorção que permite a obtenção de informações sobre as estruturas moleculares destes compostos. Inicialmente, serão discutidos os espectros de IV da vanilina, do resorcinol e do ligante resvan, seguido de uma discussão comparativa entre estes. Posteriormente, os complexos cis-[Cu(phen)Cl2] e cis-[Cu(phen)(van)]Cl serão discutidos e caracterizados, utilizando dados da literatura para reforçar as conclusões sobre as atribuições realizadas. Por fim, serão apresentados os espectros dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)], obtido através de metodologia trivial descrita nas literaturas, e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, obtido a partir de uma nova metodologia de síntese desenvolvida neste trabalho. 5.1.1 Espectro de Infravermelho da Vanilina A vanilina possui uma estrutura molecular bastante assimétrica, tendo unicamente a identidade (E) como operação de simetria e, por isso, é classificada como pertencente ao grupo pontual C1. Na tabela de caracteres para o grupo pontual C1 existe apenas o termo irredutível A, o qual é ativo tanto no infravermelho quanto no Raman. Tal condição pode ser evidenciada pelo elevado número de modos vibracionais ativos no espectro de infravermelho da vanilina, apesar de sua estrutura relativamente simples. O espectro da vanilina abrangendo a região de 4000 a 400 cm-1 é apresentado na Figura 43. Neste espectro pode-se observar uma grande quantidade de bandas, as quais se intensificam na região de 1700 a 400 cm-1. 70 Figura 43 - Espectro de absorção na região do infravermelho da Vanilina na região de 4000 a 400 cm -1 100 2858 3020 60 3176 Transmitância % 80 H O 40 CH3 O OH 20 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Ao analisar a região acima de 3000 cm-1, observa-se uma banda em 3176 cm-1, referente ao estiramento axial O-H, presente no grupo fenólico da vanilina. Este grupo possibilita a formação de ligações de hidrogênio entre moléculas adjacentes, de forma que, seu modo vibracional origina uma banda larga característica na região de 3500 a 3100 cm-1. O espectro apresenta também uma banda em 3020 cm-1, referente ao estiramento axial C-H característico de compostos aromáticos. Segundo comparativo com dados da literatura, estes modos vibracionais geralmente aparecem na região de 3100 a 3010 cm -1. (GUNASEKARAN; PONNUSAMY, 2005). Tal estiramento é observado em regiões um pouco acima de 3000 cm-1, por se tratar de carbonos com hibridização sp2, devido à ressonância do anel benzênico. É importante ressaltar que as bandas de estiramento C-H próximas a 3020 cm1 não estão bem definidas no espectro da Figura 43, uma vez que elas estão sobrepostas à banda larga de estiramento O-H. 71 Bandas presentes na região entre 2806 a 2871 cm-1, conforme descrito na literatura (GUNASEKARAN; PONNUSAMY, 2005), são características de estiramento C-H do grupo aldeído. A vanilina apresenta uma banda em 2858 cm-1, referente ao estiramento C-H do grupo aldeído presente em sua estrutura. Devido à riqueza de modos vibracionais, a análise do espectro será dividida em regiões de número de onda de forma a facilitar a discussão. Na Figura 44 é apresentado o espectro de infravermelho da vanilina na região de 1800 a 400 cm-1. Figura 44 - Espectro de absorção na região do infravermelho da Vanilina na região de 1800 a 400 cm -1 100 588 859 732 1266 20 1500 1155 1588 40 1508 1463 60 1666 Transmitância % 813 80 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). O espectro de IV da vanilina na região de 1800 a 400 cm-1 exibe dois modos vibracionais, sendo uma banda intensa referente ao estiramento C=O do grupo aldeído em 1666 cm-1 e uma banda em 1266 cm-1, que corresponde ao estiramento C-CHO do grupo aldeído presente na vanilina. A presença de modos vibracionais próximos a 1725 cm-1 é característica do estiramento C=O referente a grupos aldeído. Porém, quando a carbonila tem a possibilidade de fazer ressonância com o anel aromático, essa banda é normalmente deslocada para menores valores de número de onda, se aproximando a 1668 cm-1, devido à ligação C=O apresentar como consequência da ressonância certo caráter de ligação simples com hibridização sp3, diminuindo 72 assim sua eletronegatividade e, consequentemente, sua frequência de estiramento. Outra banda também característica da presença do grupo aldeído, neste caso o estiramento C-CHO, localizase na região de 1250 cm-1 (SILVERSTEIN, et al., 2007). As bandas em 1588 e 1508 cm-1, mostradas na Figura 44, são características do estiramento C-C aromático presente no anel benzênico da vanilina. Informações da literatura identificam bandas compreendidas entre 1600 a 1500 cm-1 como sendo referentes ao estiramento C-C com hibridização sp2 (SILVERSTEIN, et al., 2007). Adicionalmente, os estiramentos C-C aromáticos também se localizam nesta região, pois, devido ao efeito de ressonância, estas ligações vão apresentar, em certos intervalos, característica de dupla ligação com hibridização sp2. O grupo O-CH3 apresenta duas bandas no infravermelho, localizadas em 1452 e 1430 cm-1 referentes ao estiramento assimétrico CH3 do grupo metóxi. (GUNASEKARAN; PONNUSAMY, 2005). Tais bandas podem ser encontradas no espectro da vanilina em 1463 e 1428 cm-1. De acordo com dados da literatura, os modos vibracionais referentes aos estiramentos C-O do grupo éter e C-O do grupo fenol, localizam-se em 1200 e 1150 cm-1, respectivamente. (SILVERSTEIN, et al., 2007). No espectro da vanilina, tais bandas são observadas em 1200 cm-1, referente ao grupo éter e em 1155 cm-1, característica do grupo fenol também presente na molécula. Compostos aromáticos 1,2,4- trissubstituído apresentam duas bandas no espectro de infravermelho, localizadas em 815 e 850 cm-1. O espectro da vanilina possui duas bandas em 813 e 859 cm-1 referentes aos estiramentos Ar – H de compostos aromáticos 1,2,4trissubstituído, confirmando os três substituintes presentes em sua estrutura. Na Tabela 1 são apresentadas as atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho da vanilina. Tais dados condizem com os valores encontrados na literatura (GUNASEKARAN; PONNUSAMY, 2005; SILVERSTEIN, et al., 2007). 73 Tabela 1 – Atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho da vanilina ATRIBUIÇÕES NÚMERO DE ONDA (cm-1) GUNASEKARAN, S., e PONNUSAMY, S., 2005. O-H do grupo fenol 3176 3183 C-H aromático 3020 3011 C-H do grupo aldeído 2858 2859 C=O do grupo aldeído aromático 1666 1666 C-C aromático 1588, 1508 1590, 1539 e 1511 ass CH3 (metóxido) 1463 e 1428 1452 e 1430 ass CCH do anel 1300 1300 C-CHO (aldeído) 1266 - C-O do grupo éter 1200 - CH3 do grupo metóxido 1172 1172 C-OH do grupo fenol 1155 1154 C-H no plano 1123 1124 O-CH3 1028 1035 Ar–H aromático 1,2,4trissubstituído 813 e 859 - CC(CHO) fora do plano (aldeído) 732 733 C-C=O no plano (aldeído) 588 - Fonte: Autora (2014). 5.1.2 Espectro de Infravermelho do Resorcinol O espectro de infravermelho do resorcinol, obtido em pastilhas de KBr, na região de 4000 a 400cm-1 é apresentado na Figura 45. A região próxima a 3300 cm-1 é característica de estiramento O-H. Já as bandas próximas a 3010 cm-1 são características do estiramento C-H do anel aromático. (SILVERSTEIN, et al., 2007). 74 Avaliando o espectro vibracional obtido para o resorcinol, observa-se na região mais energética do espectro a presença de uma banda larga em 3264 cm-1 referente ao estiramento O-H do grupo fenólico. Nesta região, observa-se ainda a presença de um ombro pouco definido em 3012 cm-1, referente ao estiramento C-H aromático do resorcinol, sendo de difícil visualização devido à presença da banda larga do grupo fenólico que encobre esta região. Figura 45 - Espectro de absorção na região do infravermelho do Resorcinol na região de 4000 a 400 cm -1 100 3012 80 70 HO OH 60 3264 Transmitância % 90 50 40 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Os dados da literatura indicam que as bandas próximas a 1600 e 1150 cm-1 são características de estiramento C-C de compostos aromáticos, com hibridização sp2, e de estiramento C-O do grupo fenólico, respectivamente. Os compostos aromáticos 1,3dissubstituído possuem duas bandas características próximas a 700 e 800 cm-1. (SILVERSTEIN, et al., 2007). A região de 1750 a 400 cm-1 do espectro vibracional do resorcinol é apresentada na Figura 46. Nesta região, a banda em 1606 cm-1 é característica do estiramento C-C aromático. 75 A molécula de resorcinol possui dois grupos fenólicos, cuja banda característica aparece neste espectro em 1150 cm-1 referente ao estiramento C-O do grupo fenol. As bandas em 844 e 739 cm-1 caracterizam os compostos aromáticos 1,3-dissubstituído, como é o caso do resorcinol. Figura 46 - Espectro de absorção na região do infravermelho do Resorcinol na região de 1750 a 400 cm -1 100 80 739 844 70 60 1150 50 1606 Transmitância % 90 40 1600 1400 1200 1000 800 600 400 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Na tabela 2 são apresentas as atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do resorcinol. Tabela 2 – Atribuições das principais bandas presentes do espectro de infravermelho do resorcinol. ATRIBUIÇÕES NÚMERO DE ONDA (cm-1) O-H do grupo fenol 3264 C-H aromático 3012 C-C aromático 1606 C-O do grupo fenol 1150 C–H aromático 1,3-dissubstituído 844 e 739 Fonte: Autora (2014). 76 5.1.3 Espectro de Infravermelho do ligante Resvan O espectro de infravermelho do resorcinareno, obtido através de reflectância total atenuada (ATR), na região de 4000 a 650 cm-1 é apresentado na Figura 47. Com o uso do acessório de ATR, as bandas na região de 650 a 400 cm-1 não foram observadas devido à limitação da técnica. Analisando a região do espectro entre 3500 a 3000 cm-1, verifica-se uma banda larga em 3370 cm-1, atribuída ao estiramento O-H referente aos doze grupos fenóis presentes na macromolécula, sendo oito destes provenientes do resorcinol e quatro do grupo vanilóide. Pode ser observada ainda nesta região do espectro uma banda em 3025 cm-1 característico do estiramento C-H aromático. Os resultados obtidos estão semelhantes aos encontrados por Sardjono para este macrocíclico. (SARDJONO, et al., 2007). Figura 47- Espectro de absorção na região do infravermelho do resvan na região de 4000 a 650 cm -1 (obtido através de ATR) 100 3025 80 3370 Transmitância % 90 70 60 4000 3500 3000 2500 2000 1500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). 1000 77 Na faixa espectral que abrange a região de 1750 a 650 cm-1, Figura 48, observa-se um elevado número de modos vibracionais ativos relacionadas a estiramentos e deformações angulares das ligações constituintes da molécula. Figura 48 - Espectro de absorção no infravermelho do resvan na região de 1750 a 650 cm -1 100 1151 1205 1426 1515 70 60 810 910 1033 80 1607 Transmitância % 90 50 1750 1500 1250 1000 750 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). As bandas em 1607 e 1515 cm-1 correspondem aos estiramentos aromáticos C-C, enquanto que a banda em 1205 cm-1 é atribuída ao estiramento C-O do grupo éter presente em sua estrutura. Nessa faixa do espectro do ligante, observa-se ainda a existência de duas bandas em 1426 e 1033 cm-1, características de estiramentos do grupo metóxi, conforme citação da literatura (FIRDAUS, et al., 2008), relatando a presença dos modos vibracionais desses grupos em 1427 e 1033 cm-1, respectivamente. Estes estiramentos são particularmente importantes para o estudo espectroscópico vibracional do resvan, pois confirma a presença de grupo(s) vanilóide(s) no composto sintetizado. 78 Ainda no espectro da Figura 48, pode-se observar uma banda em 1151 cm-1, atribuída ao estiramento C-O dos grupos fenóis presentes no resorcinareno, confirmando, portanto, a presença dos substituintes hidroxilas no ligante sintetizado. Na região menos energética do espectro, observa-se ainda duas bandas em 910 e 810 cm-1, características de compostos aromáticos com quatro grupos substituintes, estando estes grupos presentes nas posições 1, 2, 4 e 5 do anel. A presença destes modos vibracionais indica que o resorcinareno obtido possui anéis tetrassubstituídos, o que é coerente com a estrutura cíclica proposta para a molécula. Estes resultados são semelhantes aos dados citados na literatura (DEMIREL, et al., 2003), que atribui a região próxima a 1100 cm-1 como sendo característica do estiramento C-O do grupo fenol e, bandas em aproximadamente 900 cm-1, como característico de transições vibracionais de compostos 1,2,4,5-tetrassubstituídos. Os principais modos vibracionais e suas respectivas atribuições observadas no espectro de infravermelho do resvan, bem como valores obtidos na literatura (FIRDAUS, et al., 2008; SARDJONO, et al., 2009), são apresentados na Tabela 3. A partir da comparação entre esses dados, observa-se que as bandas do ligante resvan sintetizado neste trabalho são semelhantes aos dados da literatura, com variações pouco significativas. 79 Tabela 3 – Atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do resvan ATRIBUIÇÕES PRESENTE TRABALHO SARDJONO, et al. (2009) FIRDAUS, et al. (2008) O-H do grupo fenol 3370 3414 3425 C-H aromático 3025 2974 * C-C aromático 1607 e 1515 1612 e 1515 1612 e 1512 assCH3 (metóxido) e/ou C-H do grupo metino 1426 * 1427 C-O-C# e/ou C-O-H 1205 1207 1211 CH3 1375 1375 1373 C-O do grupo fenol 1151 * * O-CH3 e/ou C-H aromático 1033 * 1033 Ar–H aromático 1,2,4,5tetrassubstituído 915 * * Ar - H aromático 1,2,4trissubstituído 853 e 810 * * * bandas não citadas no artigo em questão. # C-O-C de compostos aromáticos Fonte: Autora (2014). 5.1.4 Comparativo entre os Espectros de Infravermelho dos compostos vanilina, resorcinol e resvan A sobreposição dos espectros dos compostos vanilina, resorcinol e resvan, obtidos na região entre 1750 a 400 cm-1, Figura 49, foi realizada com o objetivo de melhor evidenciar as diferenças espectrais, assim como facilitar a discussão. 80 Figura 49 – Sobreposição dos espectros de absorção na região do infravermelho dos compostos vanilina (preto), resorcinol (vermelho) e resvan (verde) na região de 1750 a 400 cm-1 100 90 915 70 1028 60 50 1266 1155 1428 1666 30 20 732 40 1588 Transmitância % 80 10 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Analisando a sobreposição dos espectros dos compostos vanilina, resorcinol e resvan, observa-se certa semelhança entre eles. Como exemplo dessa semelhança, as bandas referentes aos estiramentos C-C aromático, C-H aromático e C-O do grupo fenol, estão presentes em todos os espectros, devido a presença destes grupos nas estruturas das três moléculas analisadas. Os pequenos deslocamentos observados para essas bandas podem ser explicados pelas diferenças estruturais existentes entre esses compostos. A sobreposição dos três espectros apresenta algumas bandas que se diferenciam nos espectros, como é o caso da banda em 915 cm-1, referente ao estiramento C-H para compostos aromáticos 1,2,4,5-tetrassubstituídos, localizada apenas no espectro do resvan. Este modo vibracional comprova que existem anéis aromáticos 1,2,4,5-tetrassubstituído na estrutura do resorcinareno. Avaliando-se as bandas referentes ao grupo metóxi (-O-CH3) presente na vanilina, é possível verificar que tais bandas ainda estão presentes no espectro do resorcinareno, uma vez que ele possui o grupo vanilóide em sua estrutura. Estas bandas são destacadas na Figura 50, 81 observando-se uma pequena variação no número de onda referente ao estiramento O-CH3, onde, no espectro da vanilina este modo vibracional aparece em 1028 cm-1 enquanto que no espectro do resvan é observado em 1034 cm-1. Figura 50 – Sobreposição dos espectros de infravermelho da vanilina (preto) e do resvan (vermelho) enfatizando a presença das bandas referentes aos modos vibracionais do grupo metóxido nos dois compostos. 100 1034 60 40 1426 Transmitância % 80 20 1400 1300 1200 1100 1000 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Através da comparação entre os espectros da vanilina e do resorcinareno é possível se verificar ainda que as bandas em 1666, 1266, 734 e 590 cm-1, referentes aos modos vibracionais do aldeído da vanilina, tais como apresentados na Figura 51, não são mais encontradas no espectro do resorcinareno. Tal fato é devido à reação de condensação entre vanilina e resorcinol se processar através do grupo aldeído gerando ao final da reação um grupo metil unindo três anéis benzênicos, sendo um proveniente da vanilina e outros dois referentes a moléculas de resorcinol. A ausência das bandas referentes ao grupo aldeído no espectro de infravermelho do resvan indica a possibilidade da ausência de vanilina livre no sólido obtido. 82 Figura 51 – Sobreposição dos espectros de infravermelho da vanilina (preto) e do resvan (vermelho) enfatizando a ausência das bandas referentes aos modos vibracionais do grupo aldeído no espectro do resvan. 100 588 60 1600 1266 20 732 40 1666 Transmitância % 80 1400 1200 1000 800 600 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 4 são apresentadas as atribuições das principais bandas dos espectros da vanilina, do resorcinol e do resvan. 83 Tabela 4 – Atribuições das principais bandas presentes nos espectros de infravermelho da vanilina, resorcinol e resvan ATRIBUIÇÕES VANILINA RESORCINOL RESORCINARENO O-H do grupo fenol 3176 3264 3370 C-H aromático 3020 3012 3025 C=O do grupo aldeído aromático 1666 - - C-C aromático 1588 e 1508 1606 1607 e 1515 assCH3 (metóxido) 1463 e 1428 - 1426 C-CHO (aldeído) 1266 - - C-O do grupo éter 1200 - 1205 C-O do grupo fenol 1155 1150 1151 C-H no plano 1123 - 1123 O-CH3 1028 - 1033 Ar–H aromático 1,2,4,5tetrassubstituído - - 915 Ar - H aromático 1,2,4trissubstituído 859 e 813 - 853 e 810 Ar–H aromático 1,3dissubstituído - 844 e 739 - CC(CHO) fora do plano (aldeído) 732 - - C-C=O no plano (aldeído) 588 - - Fonte: Autora (2014). 5.1.5 Espectro de Infravermelho do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] O espectro de infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], obtido em pastilhas de KBr, na região de 4000 a 400cm-1, é apresentado na Figura 52. 84 Figura 52 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis- [Cu(phen)Cl2] na região de 4000 a 400 cm-1, obtido em pastilhas de KBr 100 90 3043 Transmitância % 80 70 60 Cl N 50 Cu N Cl 40 30 20 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Avaliando o espectro do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], observa-se várias bandas de baixa intensidade na região de 3043 cm-1, características de estiramentos axial C-H para compostos aromáticos, referentes aos grupos C-H da fenantrolina. A banda larga próxima a 3400 cm-1, referente ao estiramento O-H, provavelmente se deve à presença de água no KBr utilizado. Na Figura 53 é exibido o espectro de IV do complexo precursor na região de 1750 a 400 cm-1, rica em modos vibracionais característicos do ligante fenantrolina. 85 Figura 53 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] na região de 1750 a 400 cm-1 100 427 643 20 1600 1400 1200 1000 721 854 1421 1514 40 1146 60 1585 Transmitância % 80 800 600 400 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). As bandas mais energéticas dessa região, presentes em 1585 e 1514 cm-1, são características de estiramento C-C aromáticos e a banda mais intensa, em 1421 cm-1, é característica de estiramento C-N. Verifica-se ainda uma banda em 1146 cm-1, referente à deformação angular C-H no plano do anel aromático, cuja ligação está presente na estrutura do complexo. Tais bandas estão coerentes com os dados da literatura (AWAD, et al., 2010), onde, de acordo com Awad, o complexo cis-[Cu(phen)Cl2] possui bandas em 1423 e 1145 cm-1 que correspondem respectivamente à deformação axial C-N e deformação angular C-H no do plano, pertinentes à fenantrolina. De acordo com a literatura (AWAD, et al., 2010), as bandas referentes à deformação angular C-H fora do plano estão normalmente localizadas em 856 e 722 cm-1, enquanto que, os modos vibracionais correspondentes à torção que ocorre no anel aromático estão presentes em 644 e 429 cm-1. 86 No espectro do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] observa-se bandas intensas em 854 e 721 cm-1, referentes à deformação angular C-H fora do plano, características do ligante fenantrolina. As bandas em 643 e 427 cm-1 que aparecem no espectro da Figura 53, correspondem à torção que ocorre nos anéis da fenantrolina. Na Tabela 5 são apresentadas as atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], bem como valores dessas bandas existentes na literatura. Analisando-se os dados contidos nessa tabela, verifica-se que as atribuições feitas neste trabalho são semelhantes às que são citadas na literatura, havendo diferenças pouco siginificativas e que, bandas referentes aos estiramentos de anel aromático e C-N confirmam a presença do ligante phen e, consequentemente, a formação do complexo cis- [Cu(phen)Cl2]. Tabela 5 – Atribuições das bandas do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] no espectro de infravermelho ATRIBUIÇÕES AWAD, et al., (2010) PRESENTE TRABALHO C-H aromático 3079 3043 C=C 1584 1585 e 1514 C-N 1423 1421 C-H dentro do plano 1145 1146 C-H fora do plano 856 e 722 854 e 721 Torção do anel 644 e 429 643 e 427 Fonte: Autora (2014). 5.1.6 Espectro de Infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl O espectro de infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, obtido em pastilhas de KBr e, abrangendo a região de 4000 a 400cm-1, é apresentado na Figura 54. 87 Figura 54 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl na região de 4000 a 400 cm-1 3063 100 3424 Transmitância % 80 60 H3C O N 40 H O Cu N O 20 0 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). O espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl possui uma banda larga em 3424 cm-1, referente provavelmente ao estiramento O-H da água presente no KBr utilizado para análise. Pode ser observado ainda um conjunto de bandas com baixa intensidade em 3063 cm -1, características de estiramentos axial C-H aromático. A região de 1750 a 400 cm-1 presente no espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, Figura 55, possui bandas características de estiramentos C-C aromáticos e C-N do ligante fenantrolina, bem como modos vibracionais referentes aos grupos aldeído e éter provenientes do ligante vanilina. A discussão de tais modos vibracionais será realizada de forma comparativa com o espectro de infravermelho do complexo precursor. 88 Figura 55 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl na região de 1750 a 400 cm-1 100 722 584 851 1024 1494 1580 20 1154 1230 40 1262 1465 1428 1545 60 1652 Transmitância % 740 80 0 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Comparando os espectros dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2] e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, ambos apresentando o mesmo centro metálico e o ligante fenantrolina, a região de 1750 a 400 cm-1 é particularmente importante por apresentar modos vibracionais referentes à fenantrolina, como pode ser observado na sobreposição dos espectros, na Figura 56. 89 Figura 56 – Sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e cis[Cu(phen)Cl2] (vermelho) na região de 1750 a 520 cm-1 100 60 40 20 721 854 1652 Transmitância % 80 0 1600 1400 1200 1000 800 600 400 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] possui uma banda intensa em 1421 cm-1, referente ao estiramento C-N da fenantrolina. O espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, no entanto, apresenta uma banda em 1428 cm-1 que pode ser referente aos estiramentos C-N da fenantrolina e/ou CH3 do grupo metóxi da vanilina, ambos presentes na estrutura do complexo e com modos vibracionais em regiões próximas no espectro. O espectro do complexo de cobre com o ligante vanilina apresenta ainda bandas referentes aos estiramentos C-C aromáticos, em 1580, 1547 e 1496 cm-1. De forma semelhante, o complexo cis-[Cu(phen)Cl2] possui modos vibracionais localizados em 1585 e 1514 cm-1, referentes aos estiramentos C-C aromático do ligante fenantrolina. Tais bandas possuem deslocamentos pouco significativos, os quais podem ser justificados devido às diferenças na estrutura de ambos os complexos. Analisando a sobreposição dos espectros desses compostos, observa-se que o espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl apresenta uma banda em 1154 cm-1. Nesta região, pode 90 ocorrer tanto o estiramento C-O de grupo fenil da vanilina ou deformação angular C-H no plano do ligante fenantrolina. Como a coordenação da vanilina ao metal se processa através do grupo fenil, e como na forma desprotonada, o grupo O-H já não existe na estrutura do complexo, o estiramento C-O presente não é mais referente à C-O-H característico em 1150 cm-1 (SILVERSTEIN, et al., 2007). Desta forma, pode-se indicar a banda citada como sendo pertinente à deformação angular C-H da fenantrolina. O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] apresenta este modo vibracional em 1146 cm-1 sendo observado portanto um pequeno deslocamento de 8 cm-1 , o qual pode ser atribuído a alteração na esfera de coordenação do íon cobre central. Avaliando a Figura 56, observa-se no espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl duas bandas em 851 e 722 cm-1, as quais são características de deformação angular C-H fora do plano do ligante fenantrolina. Ao comparar com o complexo precursor, que possui essas bandas localizadas em 854 e 721 cm-1, verifica-se deslocamentos pouco significativos após a mudança dos ligantes cloretos pela vanilina. A banda em 721 cm-1 pode também ser referente ao ligante vanilina, cujo estiramento do grupo aldeído também ocorre nesta mesma região, no entanto, a banda em 851 cm-1 confirma a presença da fenantrolina no novo complexo formado. Foram evidenciadas várias semelhanças entre os espectros dos complexos cis[Cu(phen)Cl2] e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, tal como discutido anteriormente. No entanto, é importante destacar algumas diferenças entre eles, como por exemplo, a presença de algumas bandas novas no complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, pertencentes ao ligante vanilina. Com o objetivo de confirmar estes novos modos vibracionais, bem como verificar as possíveis mudanças que ocorrem após a coordenação da vanilina ao metal, os espectros do composto cis[Cu(phen)(van)]Cl e da vanilina não coordenada foram sobrepostos na região de 1750 a 1000 cm-1, como apresentado na Figura 57. 91 Figura 57 – Sobreposição dos espectros de infravermelho dos compostos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e vanilina (vermelho) na região de 1750 a 1000 cm-1 100 1024 1200 1428 1266 20 1652 40 1028 60 1666 Transmitância % 80 0 1600 1400 1200 1000 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). As bandas em 1652 e 1262 cm-1 presentes no espectro do complexo são características dos estiramentos C=O e C-CHO, respectivamente, ambos do grupo aldeído presente na vanilina. Comparativamente, a vanilina livre possui estiramentos nas regiões de 1666 e 1266 cm-1, o que resulta em deslocamentos de 14 e 4 cm-1, respectivamente, para menores números de onda. Tais deslocamentos podem ser justificados pelo efeito da coordenação da vanilina ao metal, uma vez que, a carbonila do grupo aldeído “retira densidade” do anel aromático, e com a coordenação ao metal, o anel “doa densidade” para o Cu2+ através dos átomos de oxigênio dos grupos fenol e éter e, com isso, a densidade eletrônica que a carbonila recebe será menor, diminuindo a energia necessária para ocorrerem as vibrações nas ligações C=O e C-CHO. O complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl apresenta uma banda em 1193 cm-1, referente ao estiramento C-O do grupo éter. Comparativamente, o espectro da vanilina livre apresenta esta banda em 1200 cm-1, gerando um pequeno deslocamento de 7 cm-1 para menores números de onda quando o ligante está coordenado. 92 As bandas em 1465 e 1428 cm-1, presentes no espectro do complexo também estão presentes no espectro da vanilina livre, sem nenhum deslocamento significativo. Tais bandas se referem ao estiramento assimétrico CH3 do grupo metóxi. Para a banda em 1428 cm-1, pode haver sobreposição dos estiramentos da vanilina com a fenantrolina, ambos presentes nesta região. O estiramento O-CH3 da vanilina localiza-se na região de 1028 cm-1. O espectro do complexo, no entanto, apresenta este modo vibracional em 1024 cm-1, resultando em um pequeno deslocamento de 4 cm-1 para menores números de onda. É de se esperar que os modos vibracionais dos grupos metóxi e fenol possuam deslocamentos significativos após a coordenação ao metal, uma vez que esta se processa via átomos de oxigênio destes grupos. Porém, ao analisar as bandas de IV do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl descritas neste trabalho, referentes aos modos vibracionais dos grupos metóxi e aldeído, observa-se pequenos deslocamentos após a coordenação da vanilina, indicando que estes grupos substituintes sofrem poucas alterações em suas ligações após a coordenação ao centro metálico. Tais deslocamentos ocorrem para menores números de onda, uma vez que, os átomos de oxigênio dos grupos metóxi e fenol doam densidade para o Cu2+, que está deficiente em elétrons, diminuindo a densidade em torno destes átomos de oxigênio e, consequentemente, em torno do anel. Como a densidade eletrônica diminui, a força de ligação e, a energia necessária para vibrar a ligação também diminuem, justificando o deslocamento para menores números de onda no espectro. Estes dados estão de acordo com a literatura (KOZLEVČAR, et al., 2005), que caracteriza complexos de cobre homoléptico com o ligante vanilina utilizando o IV, e descreve os principais estiramentos da vanilina nas regiões de 1658, 1582, 1557, 1494, 1468 e 1432 cm1 . Este mesmo complexo de referência possui duas vanilinas coordenadas ao metal, através dos átomos de oxigênio dos grupos metóxi e fenol e, também possuem pequenos deslocamentos em seus estiramentos, se assemelhando, portanto ao complexo sintetizado neste trabalho. Tal fato indica a coordenação do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl através dos átomos doadores dos grupos metóxi e fenol. A vanilina livre possui duas bandas em 732 e 588 cm-1, referentes às deformações angulares C-C(CHO) fora do plano e C-C=O no plano, respectivamente, pertinentes ao grupo aldeído. Tais bandas estão presentes no complexo nas regiões de 722 e 584 cm-1. Comparativamente, esta última banda não possui deslocamento significativo, entretanto, a primeira banda sofre um pequeno deslocamento de 10 cm-1 para menores números de onda após 93 a coordenação ao metal. Isso se deve a influência que o metal possui sobre o grupo substituinte aldeído, ao retirar densidade eletrônica dos seus átomos doadores – OCH3 e OH - e, consequentemente, do anel aromático. A banda em 722 cm-1 também pode ser referente ao ligante fenantrolina, o qual possui estiramento em 721 cm-1 no espectro do complexo precursor e, por estar presente na mesma região, é possível que haja a sobreposição de ambas as bandas. Analisando os espectros destes compostos sobrepostos, no entanto, agora na região de 1050 a 500 cm-1, Figura 58, observa-se com maior ênfase as bandas referentes aos modos vibracionais do grupo aldeído presentes nesta região. Figura 58 – Sobreposição dos espectros de infravermelho dos compostos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e vanilina (vermelho) na região de 1050 a 500 cm-1 100 588 584 722 60 40 732 Transmitância % 80 20 0 1000 800 600 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 6, são informadas as frequências de estiramentos das atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, juntamente com os valores dos números de onda dos compostos vanilina e cis-[Cu(phen)Cl2], afim de fazer um comparativo entre eles e tornar os resultados obtidos mais precisos. 94 Ao fazer uma comparação entre estes valores descritos, indica-se a coordenação do sistema cobre-fenantrolina ao ligante vanilina. Tabela 6 – Atribuições das bandas principais do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl no espectro de infravermelho, comparadas aos compostos vanilina e cis-[Cu(phen)Cl2] ATRIBUIÇÕES VANILINA cis-[Cu(phen)Cl2] Cis-[Cu(phen)(van)]Cl O-H do grupo fenol 3176 - - C-H aromático 3020 3043 3063 C=O do grupo aldeído aromático 1666 - 1652 C-C aromático 1588 e 1508 1585 e 1514 1580, 1545 e 1494 assCH3 (metóxido) e/ou C-N 1463 e 1428 1421 1465 e 1428 C-CHO (aldeído) 1266 - 1262 C-O do grupo éter 1200 - 1230 C-O do grupo fenol e/ou C-H dentro do plano 1155 1146 1154 C-H no plano 1123 - 1123 O-CH3 1028 - 1024 C-H fora do plano - 854 851 C-H fora do plano e/ou CC(CHO) fora do plano (aldeído) 732 721 722 Torção do anel - 643 e 427 658 e 424 C-C=O no plano (aldeído) 588 - 584 Fonte: Autora (2014). 5.1.7 Espectro de Infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] O espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], obtido em pastilhas de KBr, na região de 4000 a 400 cm-1, é apresentado na Figura 59. 95 Figura 59 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] na região de 4000 a 400 cm-1 100 90 70 50 40 3070 60 3390 Transmitância % 80 30 20 10 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). No espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], observa-se uma banda larga em 3390 cm-1 que corresponde ao estiramento O-H dos grupos fenóis presentes em sua estrutura. O espectro apresenta também uma banda em 3070 cm-1, característica do estiramento C-H aromático. Na Figura 60 é apresentado o espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], na região de 1750 a 400 cm-1. 96 Figura 60 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] na região de 1750 a 400 cm-1 90 80 722 1428 1517 10 1585 30 849 40 1207 50 20 648 1029 1146 60 1463 Transmitância % 70 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). O espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] apresenta bandas em 1585 e 1517 cm-1 que correspondem ao estiramento aromático C-C. O espectro apresenta ainda duas bandas em 1463 e 1428 cm-1, referentes ao estiramento assimétrico CH3 do grupo metóxi. Esta última banda, no entanto, pode também ser característica de estiramento axial C-N da fenantrolina, cujo modo vibracional localiza-se em 1421 cm-1. A banda em 1207 cm-1 corresponde ao estiramento C-O do grupo éter presente em sua estrutura. A região em 1146 cm-1 apresenta uma banda característica do estiramento C-O dos grupos fenóis presentes no complexo e/ou deformação angular C-H dentro do plano da fenantrolina. As bandas em 849 e 722 cm-1 presentes no espectro, são referentes à deformação angular C-H fora do plano, e as bandas em 648 e 432 cm-1 correspondem à torção do anel, todas estas presentes no ligante fenantrolina. Na Tabela 7, estão apresentadas as atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], juntamente com os valores 97 obtidos na literatura para complexo similar de cobre com o ligante fenantrolina. Ao fazer uma comparação entre estes valores, conclui-se que as bandas observadas experimentalmente estão de acordo com os dados encontrados na literatura (AWAD, et al., 2010), com pequenas variações justificadas pela coordenação do sistema cobre-fenantrolina ao ligante resorcinareno. Tabela 7 – Atribuições das bandas do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] no espectro de infravermelho ATRIBUIÇÕES AWAD, D. J. et al, (2010) / SILVERSTEIN, R. M. et al, 2007 PRESENTE TRABALHO O-H do grupo fenol 3414 3390 C-H aromático 3010 3070 C-C aromático 1606 1585 e 1517 ass CH3 metóxi e/ou C-N 1423 1463 e 1428 C-O do grupo éter 1200 1207 C-O do grupo fenol e/ou C-H dentro do plano 1145 1146 O-CH3 * 1029 C-H fora do plano 856 e 722 849 e 722 Anel de torção 644 e 429 648 e 432 * banda não citada no artigo em questão Fonte: Autora (2014). 5.1.8 Comparativo dos espectros de IV dos compostos resvan, cis-[Cu(phen)Cl2] e [(Cu(phen))4(resvan)] Os espectros do ligante resvan, complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] e complexo [(Cu(phen))4(resvan)], com bandas apresentadas na região de 4000 a 400 cm-1, foram sobrepostos, Figura 61, com a finalidade de obter uma melhor caracterização a cerca das atribuições das bandas evidenciadas no espectro do complexo tetranuclear. 98 Figura 61 – Sobreposição dos espectros de absorção na região do IV dos compostos resvan (preto), cis[Cu(phen)Cl2] (vermelho) e [(Cu(phen))4(resvan)] (verde) na região de 4000 a 400 cm-1 100 Transmitância % 80 60 40 20 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Ao analisar os espectros dos compostos sobrepostos, destaca-se a região acima de 3000 cm-1, na qual é evidenciada a diferença na intensidade das bandas largas referentes ao estiramento O-H. Para o complexo precursor, este modo vibracional possui baixa intensidade, referente à umidade do KBr utilizado para análise, uma vez que tal complexo não possui hidroxila em sua estrutura. A região do espectro de infravermelho de 1800 a 400 cm-1 possui grande quantidade de bandas, as quais são observadas nos espectros dos três compostos em análise. Na Figura 62 é apresentada a sobreposição dos espectros do ligante resvan, e dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2] e [(Cu(phen))4(resvan)], abrangendo apenas esta região, pois, desta forma, torna-se possível visualizar as diferenças existente entre eles e assim, pode-se fazer atribuições das bandas com maior precisão. 99 Figura 62 - Sobreposição dos espectros de absorção na região do infravermelho do resorcinareno (preto), complexo cis-[Cu(phen)Cl2] (vermelho) e complexo [(Cu(phen))4(resvan)] (verde) na região de 1800 a 400 cm-1 100 1033 60 1500 1000 721 854 1205 1428 20 1517 40 1587 Transmitância % 80 500 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Algumas bandas presentes no ligante resvan e no complexo precursor cis[Cu(phen)Cl2], podem ser observadas no espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], com deslocamentos poucos significativos, que são devidamente esperados por causa das mudanças de estruturas e simetrias entre os compostos apresentados. As bandas presentes no espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] em 3390, 1463, 1207 e 1029 cm-1, referentes aos estiramentos O-H, CH3 do grupo metóxi, C-O do grupo éter e O-CH3, respectivamente, são característicos do ligante resvan. Comparativamente, o ligante resvan livre não apresenta deslocamentos significativos, com bandas localizadas nas regiões de 3370, 1463, 1205 e 1033 cm-1. Tais modos vibracionais indicam a presença do ligante resvan ao complexo formado. O ligante resvan se coordena aos quatro centros metálicos através dos átomos de oxigênio dos grupos fenólicos dos resorcinóis, porém, não se descarta a possibilidade de haver uma mistura, com coordenação também através dos átomos de oxigênio da vanilina. Para ambos os casos, não se observa deslocamentos significativos no espectro do complexo, em grupos fenólicos e metóxi, uma vez que estes grupos substituintes não sofrem muitas mudanças com a coordenação do metal. 100 O complexo [(Cu(phen))4(resvan)] apresenta bandas em 1587 e 1517 cm-1 referentes aos estiramentos C-C aromático, presentes em ambos os ligantes – resvan e fenantrolina. O espectro possui ainda modos vibracionais nas regiões de 1428 e 1146 cm-1, referente a ambos os ligantes, cujas transições vibracionais se sobrepõem, por se localizarem em regiões próximas no espectro. Ao analisar os três espectros na Figura 62, observa-se que o complexo [(Cu(phen))4(resvan)] apresenta bandas em 849 e 722 cm-1 que são fortemente características da fenantrolina presente no complexo percussor. A formação do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] ocorre com a saída dos dois cloretos da esfera de coordenação do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2], seguido da coordenação do Cu2+ aos oxigênios dos grupos fenólicos presentes no resorcinareno e, por isso, é importante que estas bandas referentes à fenantrolina permaneçam em seu espectro. Na tabela 8 são apresentadas as atribuições das bandas dos espectros do resvan, complexo cis-[Cu(phen)Cl2] e complexo [(Cu(phen))4(resvan)]. Ao analisá-la, conclui-se que o complexo formado apresenta as bandas esperadas para justificar a presença dos componentes propostos. Tabela 8 – Atribuições das principais bandas do resvan, complexo cis-[Cu(phen)Cl2] e complexo [(Cu(phen))4(resvan)] presentes nos espectros de infravermelho Atribuições Resvan cis-[Cu(phen)Cl2] [(Cu(phen))4(resvan)] O-H do grupo fenol 3370 - 3390 C-H aromático 3025 3043 3070 C-C aromático 1607 e 1515 1585 e 1514 1585 e 1517 ass CH3 metóxi e/ou C-N 1426 1421 1463 e 1428 C-O do grupo éter 1205 - 1207 C-O do grupo fenol e/ou C-H 1151 1146 1146 O-CH3 1033 - 1029 C-H fora do plano - 854 e 721 849 e 722 Torção do Anel - 643 e 427 648 e 432 Fonte: Autora (2014). 101 5.1.9 Espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 O espectro de infravermelho do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, obtido utilizando o ATR, na região de 4000 a 650 cm-1, é apresentado na Figura 63. Figura 63 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 na região de 4000 a 650 cm-1 110 100 2817 3057 Transmitância % 90 80 70 60 50 40 30 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). O espectro de IV do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 apresenta uma banda larga na região de 2817 cm-1, referente ao estiramento O-H dos grupos fenólicos presentes nos resorcinóis. O espectro possui também alguns ombros com pequena intensidade, localizados em 3057 cm-1, característicos de estiramentos C-H aromático. Avaliando o espectro do complexo tetranuclear, na região de 1750 a 650 cm-1, Figura 64, observam-se várias bandas referentes aos ligantes fenantrolina e resvan. Este último ligante possui modos vibracionais que indicam a formação de sua macromolécula e, 102 consequentemente, do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, os quais serão posteriormente discutidos. Figura 64 - Espectro de absorção na região do infravermelho do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 na região de 1750 a 650 cm-1 110 1202 100 1426 1518 80 1581 70 60 50 30 1500 723 1028 40 854 1163 Transmitância % 90 1000 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). O espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 possui bandas em 1581 e 1518 cm-1, características de estiramentos C-C aromáticos. O espectro apresenta uma banda em 1426 cm1 , que pode ser referente ao estiramento assimétrico CH3 do grupo metóxi presente no resvan, e/ou referente ao estiramento C-N do ligante fenantrolina. Observam-se ainda duas bandas com atribuições importantes para a caracterização do complexo: uma banda de pequena intensidade em 1202 cm-1, referente ao estiramento C-O do grupo éter presente na estrutura do resvan, e outra banda presente na região de 1163 cm -1, podendo ser característica de estiramento C-O do grupo fenol dos resorcinóis, e/ou de deformação angular C-H do ligante fenantrolina. O complexo tetranuclear possui uma banda em 1028 cm-1, característica de estiramento O-CH3 do ligante resvan. As bandas de maior intensidade no espectro, presentes nas regiões de 103 854 e 723 cm-1, são características de deformação angular C-H fora d o plano do anel aromático da fenantrolina. Na Figura 65 é apresentada a sobreposição dos espectros de IV dos complexos cis[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, enfatizando as bandas referentes aos estiramentos do grupo aldeído da vanilina, presentes no espectro do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl nas regiões de 1652 e 1262 cm-1. Comparativamente, o espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 não possui bandas nestas regiões. A ausência de bandas referentes aos modos vibracionais do grupo aldeído indica a formação do ligante resvan e, consequentemente, do complexo tetranuclear, uma vez que a reação do resorcinareno se processa através dos grupos aldeídos, sendo estes substituídos pelos grupos metinos na estrutura da macromolécula. Ao analisar a sobreposição dos espectros, observa-se que as bandas referentes aos modos vibracionais do grupo metóxi estão presentes em ambos os espectros, sem deslocamentos significativos, uma vez que a coordenação deste grupo O-CH3 ao metal permanece sem alterações para ambos os compostos de coordenação. As bandas referentes ao ligante fenantrolina aparecem em ambos os espectros, sem deslocamentos significativos, uma vez que o sistema cobre – fenantrolina permanece inalterado em ambos os compostos. O espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 possui bandas referentes ao ligante fenantrolina e bandas que indicam a formação do ligante resvan. Estes modos vibracionais indicam a formação do complexo tetranuclear, além de estarem de acordo com a estrutura proposta para o composto de coordenação em questão. 104 Figura 65 – Sobreposição dos espectros de IV dos compostos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 (vermelho) enfatizando a ausência das bandas referentes aos modos vibracionais do grupo aldeído no espectro do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 100 723 854 1028 1494 20 1580 40 1163 1262 1428 60 1652 Transmitância % 80 0 1600 1400 1200 1000 800 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Os espectros de IV dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, apresentam muitas semelhanças, no entanto, ao analisar a sobreposição destes espectros, Figura 66, observa-se também determinadas diferenças que estão relacionadas à posição de coordenação dos centros metálicos ao ligante macrocíclico. Para o primeiro complexo, os metais podem estar coordenados pelos grupos fenólicos dos resorcinóis, ou pode haver uma mistura, estando coordenados pelos resorcinóis e pelos grupos vanilóides, através dos átomos de oxigênio dos grupos fenol e metóxi. Para o complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 os quatro átomos de cobre estão coordenados obrigatoriamente através dos grupos metóxi e fenol provenientes da vanilina, uma vez que, para a formação do complexo tetranuclear, utiliza-se a vanilina já coordenada ao centro metálico. Ao observar a Figura 66, verifica-se que a banda referente ao estiramento C-O-H do resorcinol, localizada em 1163 cm-1 sofre um deslocamento de 17 cm-1 para maiores números de onda quando comparada ao espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], que possui este 105 estiramento em 1146 cm-1. Isso ocorre porque, no complexo [(Cu(phen))4(resvan)] os grupos fenólicos dos resorcinóis estão desprotonados e coordenados aos metais. Tal estiramento pode estar sobreposto ao modo vibracional da fenantrolina, porém, isto não interfere na influencia que o estiramento C-O do resorcinol possui com a coordenação ao metal. Para as demais bandas, não há diferenças significativas entre os espectros, uma vez que os grupos substituintes vanílicos do resvan não modificam suas ligações facilmente após a coordenação ao metal. Ao comparar os espectros, observa-se a semelhança entre as bandas do resorcinareno, intensificando a indicação da formação do ligante resvan no complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. Figura 66 – Sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)] (preto) e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 (vermelho) 100 60 1163 1146 Transmitância % 80 40 20 1600 1400 1200 1000 800 -1 Número de onda (cm ) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 9, são apresentadas as atribuições das bandas do espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, bem como as bandas dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]. 106 Tabela 9 – Atribuições das principais bandas dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 presentes nos espectros de infravermelho Atribuições Cis[Cu(phen)(van)]Cl [(Cu(phen))4 (resvan)] [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 O-H do grupo fenol - 3390 2817 C-H aromático 3063 3070 3057 C=O do aldeído aromático 1652 - - C-C aromático 1580, 1545 e 1494 1585 e 1517 1581 e 1518 ass CH3 metóxi e/ou C-N 1465 e 1428 1463 e 1428 1463 e 1426 C-O do grupo éter 1193 1207 1202 C-O do grupo fenol e/ou C-H 1154 1146 1163 O-CH3 1024 1029 1028 C-H fora do plano 851 e 722 849 e 722 854 e 723 Torção do Anel 658 e 424 648 e 432 - Fonte: Autora (2014). 107 5.2 ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL (UV-VIS) A técnica de espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível foi utilizada para a caracterização dos complexos do sistema cobre-fenantrolina, mono e tetranucleares, bem como dos ligantes resvan e seus precursores resorcinol e vanilina. A apresentação dos resultados dos espectros eletrônicos dos compostos será iniciada pela discussão dos espectros dos ligantes vanilina, em seguida resorcinol e resvan. Após as análises dos ligantes, será iniciada a discussão dos complexos, sendo o primeiro deles o precursor cis-[Cu(phen)Cl2], seguido pelo composto cis-[Cu(phen)(van)]Cl. Por fim, serão discutidos os complexos tetranucleares [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. A técnica de espectroscopia Uv-Vis foi também utilizada na determinação da estequiometria do [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 em termos do íon metálico, e dessa análise sugeriuse que o complexo é tetranuclear. 5.2.1 Espectro Eletrônico da Vanilina O espectro eletrônico da vanilina na região do ultravioleta e visível, obtido em meio aquoso, apresenta quatro bandas com máximos de absorção em 204, 229, 279 e 309 nm, conforme mostrado na Figura 67. Tais bandas são referentes a transições * e estão de acordo com os dados relatados na literatura referentes à vanilina. (LI, et al., 2014). Além destas quatro bandas, o espectro apresenta um ombro na região de 360 nm, indicando uma transição pouco intensa de natureza n*. 108 Figura 67 - Espectro Eletrônico da vanilina obtido em meio aquoso, concentração 5,85. 10 -5 mol L-1 0,8 0,3 Absorbância Absorbância 0,6 0,4 0,2 0,1 0,0 350 400 450 500 Comprimento de onda (nm) 0,2 0,0 200 300 400 500 600 700 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 10 são apresentadas as atribuições das bandas observadas no espectro da Figura 67, como também seus respectivos coeficientes de absortividade molar. Tabela 10 – Atribuições das bandas encontradas no Espectro Eletrônico da vanilina em meio aquoso Comprimento de onda (nm) 204 Atribuição das Transições Eletrônicas π → π* Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 1,4. 104 229 π → π* 1,4. 104 279 π → π* 1,0. 104 309 π → π* 8,9. 103 360 n → π* 5,9. 102 Fonte: Autora (2014). O perfil do espectro de absorção da vanilina é decorrente dos diversos efeitos eletrônicos presentes em sua estrutura, uma vez que o anel benzênico possui três grupos substituintes distintos: a carbonila do grupo aldeído, oxigênio com par de elétrons livres do grupo éter e hidroxila do grupo fenol. A presença de tais grupos químicos na estrutura do composto torna o 109 sistema rico em densidade eletrônica e, ao fazerem conjugação com o anel benzênico, proporcionam um aumento na extensão da deslocalização eletrônica . Tal efeito torna os níveis eletrônicos energeticamente mais próximos e, consequentemente, diminui a energia necessária para promover uma transição entre estes níveis, comparativamente ao benzeno. O benzeno pode apresentar até três transições eletrônicas, sendo as transições com maior energia classificadas como bandas primárias, normalmente observadas em 184 e 202 nm e uma banda secundária em 255 nm. A carbonila do grupo aldeído, ao fazer parte do sistema conjugado do anel, geralmente desloca a banda π → π* para maiores comprimentos de onda (deslocamento batocrômico), uma vez que a interação de elétrons do anel benzênico com os elétrons da carbonila modifica o sistema de conjugação π da molécula. Através da ressonância, os substituintes com elétrons não ligantes, como é o caso do grupo éter e fenol, também podem causar deslocamentos nas bandas de absorção primária e secundária do anel para comprimentos de onda maiores, além de atuarem como substituintes auxocromos, ocasionando um aumento na absortividade molar da transição (PAVIA, et al., 2010). Desta forma, a banda primária do anel benzênico em 184 nm, com transição π → π* do anel aromático, apesar de ser permitida, não pode ser observada no espectro porque está localizada na região abaixo de 190 nm, o qual corresponde ao limite mínimo dos equipamentos de Uv-Vis convencionais. Contudo, para a vanilina, esta banda é deslocada para 204 nm devido aos efeitos dos substituintes discutidos anteriormente. O espectro deste ligante apresenta também outras bandas em 229, 279 nm, ambas provenientes de transições que ocorrem de orbitais moleculares π para orbitais π*. A banda em 309 nm é proveniente do grupo aldeído presente na vanilina. Esta transição é comum em vários compostos aromáticas com grupos aldeídos, como por exemplo, o benzaldeído, que possui a banda referente à transição eletrônica no grupo aldeído em 310 nm. Para investigar o efeito da natureza do solvente sobre as características eletrônicas da vanilina, foram obtidos espectros desta substância em diferentes solventes. Na Figura 68, são mostrados os espectros eletrônicos sobrepostos da vanilina em meio aquoso, dimetilformamida (DMF), e metanol obtidos na região de 270 a 800 nm. Esta região foi escolhida devido às elevadas absorções do DMF na região com comprimento de onda inferior a 270 nm. Ao comparar os espectros, observa-se que as bandas em 279 e 309 nm presentes no espectro em meio aquoso também são encontradas no espectro em DMF e metanol, não sendo observadas variações nos comprimentos de onda destas bandas, apenas um aumento de intensidade na banda em 309 nm em decorrência da natureza dos solventes utilizados. A banda de baixa 110 intensidade em 360 nm em meio aquoso aparece com um pequeno deslocamento nos espectros obtidos em metanol e DMF, além de estar visivelmente mais definidas. Em DMF esta banda aparece em 370 nm, enquanto que em metanol a transição ocorre em 356 nm. Figura 68 – Sobreposição dos espectros da vanilina obtidos em meio aquoso (preto), em DMF (vermelho) e em metanol (verde), na região de 270 a 800 nm, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente. Fonte: Autora (2014). Tabela 11 – Dados comparativos entre as bandas de absorção da vanilina utilizando água e DMF como solventes. Solvente Água Comprimento de onda (nm) 279 309 360 DMF 279 309 370 Metanol 279 308 356 Fonte: Autora (2014). Sabendo que a coordenação da vanilina a centros metálicos deve ser acompanhada pela desprotonação do OH fenólico, e que este efeito gera alterações no espectro eletrônico deste ligante, é importante fazer um estudo da influência do pH sobre o espectro eletrônico da vanilina, a fim de conhecer tais mudanças espectrais que estão associadas ao equilíbrio da vanilina e da sua base conjugada. 111 Durante este processo reacional, a vanilina sofre desprotonação do OH fenólico em meio básico, mantendo um equilíbrio com o íon vanilato. Na Figura 69 é apresentada a equação de equilíbrio da vanilina. Figura 69 – Equação de equilíbrio da vanilina Fonte: Autora (2014). O valor do pKa que irá ocasionar esta reação de equilíbrio entre a vanilina e o íon vanilato é igual a 7,40. O íon vanílico, no entanto, apresenta um espectro de absorção eletrônico diferente da molécula protonada, por isso, sua constante de acidez também pode ser obtida através da técnica de espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível, conforme descrito na literatura (ROBINSON; KIANG, 1955). Tendo em vista este comportamento eletrônico, foi realizado o monitoramento da vanilina através do Uv-Vis, para o qual foram obtidos espectros em diferentes valores de pH. As análises foram realizadas com soluções aquosas de vanilina 1,06. 10-4 mol L-1, em faixas de pH variando entre 3,0 a 9,5, conforme descrito na Figura 70. 112 Figura 70 – Alteração espectral da vanilina (concentração 1,06. 10 -4 mol L-1) em decorrência da variação do pH (3,0 a 9,5) 3,0 4,0 4,5 5,0 6,2 6,5 6,7 6,9 7,0 7,1 7,15 7,2 2,5 Absorbância 2,0 1,5 7,25 7,3 7,4 7,45 7,5 7,6 7,7 7,8 7,85 7,9 8,0 8,5 9,5 1,0 0,5 0,0 200 250 300 350 400 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Figura 70, pode-se observar que soluções ácidas e alcalinas de vanilina apresentam diferenças consideráveis nos seus espectros eletrônicos, tanto nos valores das energias quanto nas intensidades das transições. Conforme o pH do meio é aumentado, observa-se que a banda em 229 nm apresenta uma gradual diminuição de sua intensidade chegando a não ser mais observada em pH 7,9. Tal alteração é acompanhada pelo aparecimento de uma nova banda em 248 nm. Outra alteração que também pode ser observada na sobreposição destes espectros é o desaparecimento da banda em 309 nm e o surgimento de uma nova banda com elevada intensidade em 347 nm. Esta ultima transição, por possuir grande absorbância, se sobrepõe à banda em 279 nm, tornando-a apenas um ombro deslocado para 293 nm em solução alcalina. Assim, o estudo da variação do pH em soluções de vanilina indicou que as bandas localizadas em 229 e 309 nm em meio ácido, são deslocadas para regiões de maiores comprimentos de onda com o gradual aumento do pH do meio. Tal efeito pode ser atribuído à perda do hidrogênio durante o processo de desprotonação, onde o elétron permanece no íon 113 vanilato, aumentando a densidade eletrônica em torno do oxigênio e, consequentemente, em todo o composto, através da ressonância. Com isso, as variações entre os níveis eletrônicos diminuem ainda mais e a energia necessária para ocorrer a transição eletrônica também diminui. Na Figura 71, é apresentada a sobreposição dos espectros característicos da vanilina e sua base conjugada, íon vanilato. Ao analisar estes espectros observam-se as variações energéticas das transições que ocorrem em ambos os compostos em decorrência da condição de equilíbrio do próton (H+). Figura 71 – Sobreposição dos espectros da vanilina (preto) e do íon vanilínico (vermelho), obtidos em meio ácido e alcalino, respectivamente 2,0 Absorbância Absorbância 2,0 1,5 1,5 1,0 0,5 1,0 0,0 200 300 400 Comprimento de onda (nm) 0,5 0,0 200 400 600 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Este mesmo comportamento pode ser observado na Figura 72, mediante acompanhamento da redução da vanilina com amálgama de zinco. Isso implica que, a vanilina, ao ser reduzida, tem sua densidade eletrônica aumentada e, com isso, ocorre diminuição da energia necessária para promover transições eletrônicas, possibilitando um efeito semelhante à desprotonação do OH fenólico, com transições eletrônicas menos energéticas do que as que ocorrem antes da redução. 114 Figura 72 – Sobreposições dos espectros de vanilina em água obtidos a partir da redução com amálgama de zinco 2,0 Absorbância 1,5 1,0 0,5 0,0 200 300 400 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Os espectros do íon vanilato gerados pela alteração do pH e pela redução da molécula não apresentaram variações significativas, o que indica que ambas as formas proporcionam efeitos eletrônicos semelhantes ao íon em questão, ou seja, tanto na redução com amálgama de zinco quanto na desprotonação, a vanilina ganha um elétron, tornando o oxigênio fenólico mais eletronegativo e aumentando a ressonância na molécula. Com isso, as transições serão menos energéticas e as bandas serão deslocadas para maiores comprimentos de onda, conforme observado na Figura 73, onde são apresentados os dois espectros referentes ao íon vanilato sobrepostos. 115 Figura 73 – Sobreposição do íon vanílico gerados pela variação do pH (preto) e redução (vermelho) Absorbância 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 200 300 400 500 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 12 estão apresentados os valores correspondentes ao comprimento de onda da vanilina, comparativamente ao íon vanilato gerado pela redução e pela variação do pH. Tabela 12 – Dados comparativos entre as bandas da vanilina e do íon vanílico gerado pela variação do pH e redução Comprimento de onda (nm) Vanilina 204 Íon vanílico (pH) 207 Íon vanílico (redução) 206 229 248 248 279 293 290 309 347 347 Fonte: Autora (2014). 116 5.2.2 Espectro Eletrônico do Resorcinol O espectro eletrônico de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-Vis) do resorcinol em meio aquoso apresenta três bandas com máximos de absorção em 194, 218 e 273 nm, conforme mostrado na Figura 74. Na literatura (BLANCO, et al., 2004), o espectro de UvVis para este composto apresenta uma banda de máxima absorção em 273.8 nm, que é similar à banda em 273 nm obtida experimentalmente. Figura 74 - Espectro eletrônico do resorcinol obtido em meio aquoso, concentração 2,26. 10 -5 mol L-1 0,8 0,8 0,6 Absorbância Absorbância 0,6 0,4 0,2 0,4 0,0 200 250 300 Comprimento de onda (nm) 0,2 0,0 200 300 400 500 600 700 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 13, são apresentadas as atribuições das bandas observadas no espectro do resorcinol, assim como seus respectivos coeficientes de absortividade molar. 117 Tabela 13 – Atribuições das bandas encontradas no Espectro eletrônico do resorcinol em meio aquoso Comprimento de onda (nm) 194 Atribuição das Transições Eletrônicas π → π* Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 3,6. 104 218 π → π* 4,8. 103 273 π → π* 1,8. 103 Fonte: Autora (2014). O resorcinol apresenta em sua estrutura dois substituintes hidroxilas, caracterizados como grupo auxocromo, localizados em posição meta. Por esta razão, a magnitude do deslocamento observado é aproximadamente igual à soma dos deslocamentos causados por grupos individuais, além de não haver interação de ressonância direta entre os grupos fenólicos. Este comportamento é válido para hidroxilas fenólicas localizadas em posições orto e meta. No entanto, quando estes substituintes estão na posição para, eles exercem efeitos semelhantes aos observados com benzenos monossubstituídos, e deslocam as bandas para regiões com maiores comprimentos de onda (PAVIA, et al., 2010). Compostos que apresentam um anel benzênico com substituintes que contenham elétrons não ligantes, como é o caso das hidroxilas, tem normalmente suas bandas deslocadas para regiões com maiores comprimentos de onda. Quanto mais disponível esses elétrons estiverem para a interação com o sistema π do anel aromático, maiores serão os deslocamentos (PAVIA, et al., 2010). Tais deslocamentos podem ser evidenciados nas três bandas referentes ao anel benzênico, como apresentadas no espectro da Figura 74, cujas regiões de absorção máxima são 194, 218 e 272 nm. Na Figura 75, é apresentada a sobreposição dos espectros do resorcinol obtidos em água, dimetilformamida (DMF) e metanol. Através deste comparativo é possível se verificar que a banda em metanol possui absorção máxima em 275 nm, ocasionando um deslocamento pouco significativo de 2 nm para maiores comprimentos de onda com relação ao espectro obtido em água. No entanto, a mudança do solvente de água para DMF provoca o deslocamento na banda de 273 nm (H2O) para 278 nm (DMF), o que corresponde a uma variação de 5 nm para maiores comprimentos de onda. Estes pequenos deslocamentos no máximo de absorção das bandas ocorrem devido à alteração na natureza do solvente, os quais provocam diferentes tipos de interações com a molécula, uma vez que a água e o metanol, por serem solventes próticos, podem fazer ligações de hidrogênio e interagem mais fortemente com o composto, enquanto que o DMF (solvente aprótico) possui interações mais fracas com o resorcinol. 118 Figura 75 – Sobreposição dos espectros do resorcinol em água, DMF e metanol, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente. 0,20 Absorbância 0,15 0,10 0,05 0,00 300 350 400 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Tabela 14 – Dados comparativos entre as bandas de absorção do resorcinol quando utilizado água e DMF como solventes Solvente Água Comprimento de onda (nm) 273 DMF 278 Metanol 275 Fonte: Autora (2014). 5.2.3 Espectro Eletrônico do C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno (Resvan) Na Figura 76 é apresentado o espectro de Uv-Vis do ligante C-4-metoxifenilcalix[4]resorcinareno, neste trabalho identificado como resvan, obtido em meio aquoso. O espectro eletrônico apresenta duas bandas localizadas em 200 e 284 nm e um ombro em 233 nm, todas atribuídas a transições que ocorrem do orbital π para o orbital de natureza π*, bem como duas bandas de baixa intensidade em 342 e 482 nm, atribuídas a transições que ocorrem do orbital n para o orbital π*. 119 Segundo dados da literatura (JAYSWAL, et al., 2008), compostos de calix[4]resorcinareno, bem como seus derivados, normalmente apresentam uma banda próxima a 290 nm. Esta banda é semelhante à transição que ocorre em 285 nm, como observado na Figura 76. Figura 76 - Espectro eletrônico obtido em água do resvan, concentração 5,45. 10 -5 mol L-1 (a) na região de 190 a 800 nm (b) na região de 215 a 315 nm e (c) na região de 305 a 780 nm 1,0 Absorbância 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 200 300 400 500 600 700 800 Comprimento de onda (nm) (a) (b) (c) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 15 são apresentadas as atribuições das bandas encontradas no espectro do ligante resvan, assim como seus respectivos coeficientes de absortividade molar. 120 Tabela 15 – Atribuições das bandas encontradas no Espectro Eletrônico do resvan em meio aquoso Comprimento de Onda (nm) 200 Atribuição das Transições Eletrônicas π → π* Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 1,7. 104 233 π → π* 5,9. 103 284 π → π* 3,5. 103 342 n→ π* 1,2. 102 482 n→ π* 2,0. 101 Fonte: Autora (2014). Experimentalmente, observa-se que, as bandas primárias e secundárias do anel aromático, normalmente observadas em 184, 202 e 255 nm, no ligante resvan estão deslocadas para maiores valores de comprimentos de onda devido aos efeitos dos grupos substituintes já discutidos, localizando-se nas regiões de 200, 233 e 284 nm. O resorcinareno sintetizado neste trabalho é uma macromolécula que possui em sua estrutura oito anéis benzênicos, doze grupos fenólicos e ainda quatro grupos éter, sendo estes últimos referentes aos grupos metóxidos provenientes da vanilina. Estes grupos substituintes no anel benzênico possuem elétrons não ligantes que podem interagir com o benzeno, aumentando a conjugação do sistema e, com isso, diminuindo a energia necessária para que uma excitação eletrônica ocorra. Tais condições são responsáveis por gerar efeitos tais como o deslocamento da banda para maiores valores de comprimentos de onda, além de aumentar a intensidade das bandas de absorção (PAVIA, et al., 2010). O espectro apresenta ainda bandas de baixa intensidade na forma de ombros, em 342 e 482 nm. A banda em 482 nm, no entanto, não é única, pois existem vários ombros na proximidade deste valor, porém não estão bem resolvidos em meio aquoso. Na Figura 77, é apresentada a sobreposição dos espectros do ligante resvan obtidos em água, em dimetilformamida (DMF) e em metanol na região de 190 a 800 nm. As bandas presentes na região abaixo de 270 nm para o espectro em DMF são de difícil visualização, uma vez que o DMF possui elevadas absorções na região com comprimento de onda inferior a 270 nm. 121 Figura 77 – (a) Sobreposição dos espectros do resorcinareno em água, DMF e metanol, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente. Espectro em (b) água (c) DMF e (d) metanol. (a) (c) (b) (d) Fonte: Autora (2014). 122 Ao comparar os espectros sobrepostos, observa-se que o espectro obtido em metanol apresenta três bandas intensas em 208, 235 e 286 nm, as quais estão deslocadas para maiores comprimentos de onda quando comparadas às bandas em 200, 233 e 284 nm, respectivamente, presentes no espectro em água. A primeira banda possui um deslocamento de 8 nm, devido a alteração na natureza destes solventes. As outras bandas, no entanto, possuem um deslocamento pouco significativo de 2 nm, indicando que estas transições não sofrem grande influência sobre a natureza do solvente utilizado. O espectro do resorcinareno em DMF apresenta uma banda na região de 288 nm. Ao comparar com a banda em 284 nm do resvan obtido em água, observase um pequeno deslocamento de 4 nm para maiores comprimentos de onda. Este deslocamento ocorre devido o efeito dos solventes com diferentes polaridades utilizados para análise. O espectro obtido em metanol apresenta ainda um ombro em 355 nm e uma banda larga de baixa intensidade em 486 nm, enquanto o espectro em água apresenta estas bandas em 342 nm, ocasionando deslocamento para maiores comprimentos de onda de 13 nm, e em 482 nm, causando um suave deslocamento de 4 nm, respectivamente. O composto obtido em DMF apresenta uma banda de baixa intensidade em 353 nm e três bandas bem próximas em 459, 482 e 530 nm, que estão bem definidas devido à solubilidade do resvan em DMF. Em metanol e água, por exemplo, existe apenas uma banda larga nesta região, e os vários ombros não estão bem definidos devido à baixa solubilidade do composto. A presença deste conjunto de bandas na região do visível deve ser responsável pela coloração rósea característico do ligante resvan. Tendo em vista a baixa absortividade destas absorções, indicando se tratar de bandas proibidas, as mesmas foram atribuídas a transições eletrônicas entre um orbital n para um orbital de natureza π*. A presença destas três bandas citadas acima pode ser referente a três transições proibidas independentes, ou ainda, podem ser o resultado das contribuições vibracionais mais aparentes de uma transição vibrônica, resultante de uma única transição eletrônica. Tabela 16 – Dados comparativos entre as bandas de absorção do resorcinareno em água, DMF e metanol Solvente Comprimento de onda (nm) Água 200 233 284 342 - 482 - DMF * * 288 353 459 482 530 Metanol 208 235 286 355 - 486 - * região não verificada, pois o DMF absorve nesta região. Fonte: Autora (2014). 123 A classe dos resorcinarenos apresenta características peculiares em seus espectros de absorção eletrônica, referentes às bandas de baixa absortividade molar presentes na região do visível, entre 320 a 500 nm. O resvan, por exemplo, apresenta duas bandas com baixa intensidade em 353 e 482 nm, e estas mesmas transições ocorrem em outros compostos do tipo calix[4]resorcinareno, independente do aldeído utilizado para a formação da macromolécula. Outro exemplo de resorcinareno bastante referenciado na literatura é o C-Tetrafenilcalix[4]resorcinareno, formado a partir da condensação de resorcinol e benzaldeído, Figura 37. Tal macromolécula foi sintetizada neste trabalho, com o objetivo de se fazer um estudo comparativo entre compostos resorcinarenos formados a partir de diferentes aldeídos. O estudo é realizado através da técnica espectroscópica de absorção eletrônica na região do ultravioleta e visível, com ênfase às bandas de baixa absortividade molar, características desta classe de compostos. Deve-se destacar a importância em se fazer este comparativo, uma vez que na literatura existem poucas informações a respeito da caracterização dos resorcinarenos através da espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível e, por isso, não são encontradas informações a cerca destas bandas entre 320 a 500 nm. O espectro eletrônico do C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno, obtido em DMF, é apresentado na Figura 78, com destaque às bandas de baixa intensidade, também presente neste composto. 124 Figura 78 – Espectro eletrônico do C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno, obtido em DMF 0,08 1,0 Absorbância Absorbância 0,6 535 nm 0,06 0,8 365 nm 0,07 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,4 0,00 400 500 600 700 Comprimento de onda (nm) 0,2 0,0 300 400 500 600 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). As bandas presentes neste espectro têm picos de máxima absorção em 290, 365 e 535 nm. A primeira banda se deve a uma transição permitida, π → π*, com absortividade molar acentuada. As bandas em 365 e 535 nm, no entanto, correspondem a transições proibidas, n → π*. Estas três bandas também estão presentes no resvan, com pequenos deslocamentos devido às mudanças na estrutura do composto. Dessa forma, pode-se indicar que, mesmo variando o grupo aldeído (aromático) utilizado na formação do resorcinareno, estas bandas devem estar presentes no espectro eletrônico. Analisando-se o espectro eletrônico do composto C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno deduz-se que as transições em 365 e 535 nm não são características do aldeído em questão, uma vez que elas também estão presentes no espectro do resvan. Além disso, pode-se indicar que estas bandas de baixa intensidade não são referentes ao grupo resorcinol, uma vez que o perfil eletrônico deste composto não possui nenhuma transição nesta região do visível. Desta forma, pode-se concluir que as bandas em 365 e 535 nm correspondem a transições eletrônicas características dos calix[4]resorcinarenos. 125 Na Figura 79 é apresentada a sobreposição dos espectros dos resorcinarenos C-4metoxifenilcalix-[4]resorcinareno e C-Tetrafenil-calix[4]resorcinareno, formados a partir da vanilina e do benzaldeído, respectivamente. Figura 79 – Sobreposição dos espectros dos compostos C-4-metoxifenilcalix-[4]resorcinareno (preto) e CTetrafenil-calix[4]resorcinareno (vermelho), obtidos em DMF 1,25 1,00 Absorbância Absorbância 0,15 0,75 0,10 0,05 0,50 0,00 400 500 600 700 Comprimento de onda (nm) 0,25 0,00 300 400 500 600 700 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). 5.2.3.1 Estudo da influência do pH sobre o espectro eletrônico do resvan e determinação dos valores de pKa Tendo em vista o grande número de desprotonações ou protonações que podem ocorrer no ligante resvan, foram desenvolvidos estudos envolvendo o pH da solução aquosa deste composto, incluindo a determinação do pKa do resvan, através da espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível. O monitoramento dos espectros obtidos em diferentes valores de pH foi realizado em solução aquosa de resvan, com concentração 3,98.10-5 mol L-1 e pH inicial igual a 11,45, no qual o ligante é totalmente solúvel. Em seguida, a solução foi 126 acidificada até atingir o pH 2,30, e as leituras foram realizadas para determinados valores de pH, mediante adições sucessivas de ácido clorídrico 2,5 mol L-1. A análise não foi realizada do meio ácido para o meio básico, pois o resvan não é totalmente solúvel em solução ácida, e por isso, os espectros não adquirem um comportamento adequado com a variação do pH. Os espectros eletrônicos indicaram certa dependência das transições eletrônicas do resvan com a variação do pH da solução, como apresentado na sobreposição dos espectros, Figura 80, obtidos em diferentes faixas de pH, as quais variaram de 11,40 a 2,30. Observa-se que os espectros do composto em meio básico não são iguais em nenhuma faixa de pH, com variações tanto na intensidade quando no deslocamento do comprimento de onda de algumas bandas. As bandas em 326 e 500 nm são características dos resorcinarenos, independente do aldeído presente na estrutura, conforme discutido anteriormente. Estas bandas possuem intensidade muito fraca e são pouco definidas em água e metanol, sendo mais visíveis em solventes como DMF. Ao analisar a Figura 80, observa-se que em soluções com valores de pH elevados, quando a coloração rósea da solução se intensifica, estas bandas aumentam bastante a sua intensidade e, à medida que as soluções se tornam mais ácidas, com coloração menos intensa, estas bandas diminuem de intensidade, até atingirem pequenos valores de absortividade molar, em pH abaixo de 3,0. O fato destas bandas sofrerem alterações significativas com a variação do pH indica que ocorrem desprotonações ou protonações das hidroxilas presentes no composto, em meio básico e ácido. 127 Figura 80 – Sobreposição dos espectros de resvan em meio aquoso, concentração 3,98.10 -5 mol L-1, com variação de pH na faixa de 11,45 a 2,61 0,30 pH 11,45 pH 10,40 pH 9,45 pH 8,87 pH 8,08 pH 7,70 pH 5,50 pH 5,00 pH 4,10 pH 3,13 pH 2,61 Absorbância 0,24 0,18 0,12 0,06 0,00 250 300 350 400 450 500 550 600 650 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Além das mudanças nas duas bandas presentes nas regiões de 326 e 500 nm, o espectro do resvan apresenta ainda uma banda na região de 233 nm que sofre deslocamento significativo para 247 nm, quando o ligante é dissolvido em meios com pH superior a 8,7 aproximadamente. As bandas em 284 e 326 nm também sofreram pequenos deslocamentos, como pode ser observado na Figura 81. 128 Figura 81 – Sobreposição dos espectros de resvan com variação de pH na faixa de 11,45 a 2,61 na região de 212 a 400 nm 0,48 pH 11,45 pH 10,40 pH 9,45 pH 8,87 pH 8,08 pH 7,70 pH 5,50 pH 5,00 pH 4,10 pH 3,13 pH 2,61 0,42 0,30 233 0,24 284 0,18 326 Absorbância 0,36 0,12 0,06 250 300 350 400 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Figura 82 destacam-se dois pontos isosbésticos, ou seja, pontos de interseção de todos os espectros sobrepostos, com absorções máximas em 297 e 587 nm. É de se esperar outro ponto na região de 391 nm, conforme é observado para os espectros obtidos em pH 2,61 e 5,50. Porém, o espectro obtido em solução alcalina não possui este comportamento, pois o pH 8,87 gera o deslocamento de algumas bandas para maiores comprimentos de onda. A banda em 326 nm sofre este pequeno deslocamento, se aproximando da banda em 500 nm. Com isso o mínimo de absorção não intercepta os outros espectros. No entanto, os três espectros se interceptam em 297 e 587 nm, mesmo havendo mudança nas intensidades das bandas. Isto significa que os processos de protonação e/ou desprotonações do resvan ocorrem sem a formação de espécies intermediárias, uma vez que a molécula não se decompõe, permanecendo com a estrutura proposta inicialmente. 129 Figura 82 - Sobreposição dos espectros de resvan com variação de pH na faixa de 8,87 a 2,30 com pontos isosbésticos em destaque Absorbância pH 2,61 pH 5,50 pH 8,87 0,0 400 600 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). O resvan possui em sua estrutura 12 grupos fenólicos, estando oito deles localizados na parte superior do cálice, o qual correspondente ao ambiente químico dos grupos resorcinol enquanto os quatro outros grupos fenóis estão presentes na parte inferior do cálice, provenientes da vanilina. Assim, em meio básico, ocorre desprotonações destes hidrogênios fenólicos, ocasionando aumento da solubilidade da molécula, com acentuada mudança em sua coloração para vermelho intenso. Através dos resultados obtidos foi possível calcular os valores de pKa do resvan, referente às protonações/desprotonações dos hidrogênios fenólicos dos grupos resorcinol e vanilóide. Para tanto, foram realizados acompanhamentos das bandas em 326 e 500 nm, as quais sofreram mudanças na intensidade das absorções com a variação do pH. Além destas, a banda em 233 nm também foi monitorada, por apresentar deslocamento energético proporcionado pela variação do pH. As constantes foram calculadas utilizando o programa Excel, através dos valores de absorção apresentados por estas bandas citadas. 130 Para a banda em 326 nm, foram calculados dois valores de pKa. O gráfico apresentado na Figura 83, responsável por determinar a primeira constante de acidez, foi obtido utilizando os valores de pH na faixa de 5,50 a 2,30 e, o valor do pKa encontrado foi de 3,66. Este valor implica que o composto sofre protonação, ou seja, os hidrogênios disponíveis na solução ácida se ligam aos oxigênios presentes na molécula, através de seus elétrons livres. Figura 83 – Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 326nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha) Abs (326nm) 0.10 0.08 0.06 0.04 2 3 4 5 6 pH Fonte: Autora (2014). O segundo valor de pka, também relacionado ao comportamento apresentado pela banda em 326 nm, foi calculado a partir do gráfico apresentado na Figura 84, utilizando os valores de absorbância existentes na faixa de pH entre 5,35 a 8,65. O valor do pKa obtido foi de 6,70. 131 Figura 84 – Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 326nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha) 1.10 Abs (326nm) 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 5 7 9 pH Fonte: Autora (2014). Através do acompanhamento da banda em 500 nm foi possível construir o gráfico observado na Figura 85, apresentando a relação de absorbância versus pH, e assim determinar o valor de pka associado. O gráfico foi construído utilizando os valores de pH entre 3,0 a 11,80 e, de acordo com os cálculos matemáticos realizados, o valor do pKa obtido foi de 7,89. 132 Figura 85 - Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 500 nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha) 0.63 Abs (500 nm) 0.55 0.47 0.39 0.31 0.23 0.15 0.07 -0.01 2 4 6 8 10 12 pH Fonte: Autora (2014). O monitoramento das bandas em 326 e 500 nm geraram dois valores de pKa iguais a 6,70 e 7,89, respectivamente. Tais valores são próximos e correspondem a uma única desprotonação, cujo pKa é determinado pela média entre eles. Entretanto, este experimento foi realizado em duplicata e, por isso, foram determinados 4 valores de pKa referentes a estas bandas, obtendo a média de 7,38. Na Tabela 17 são apresentados os valores de pKa provenientes da desprotonação, a qual ocasionou alteração nas bandas em 326 e 500 nm. Tabela 17 – Valores de pKa determinados pelo monitoramento das bandas em 326 e 500 nm Bandas (nm) 326 pKa 6,70 7,30 7,89 500 7,64 Média 7,38 Fonte: Autora (2014). Esta desprotonação é referente aos quatro hidrogênios fenólicos dos grupos resorcinol. Esse resultado está de acordo com a literatura, uma vez que os grupos resorcinol, em solução 133 alcalina, sofrem desprotonações de até quatro hidrogênios fenólicos, de maneira que os outros quatros permanecem no composto, formando ligações de hidrogênio, estabilizando a macromolécula (TIMMERMAN, et al., 1996). Os quatro primeiros prótons são normalmente muito mais ácidos do que os quatro últimos, de tal forma que o valor de pKa para os primeiros hidrogênios fenólicos é duas unidades menor do que o pKa do resorcinol, cujo valor é igual a 9,20, enquanto que os últimos quatro prótons estão tão fortemente ligados aos grupos fenol, que não podem ser removidos nem mesmo com uma base de NaOCH3 (TIMMERMAN, et al., 1996). Como os resorcinóis estão posicionados simetricamente, há apenas um valor de pKa para as desprotonações dos quatro primeiros prótons. Este valor deve ser próximo a 7,20, estando de acordo com o resultado obtido experimentalmente, com valor de pKa igual a 7,30. A banda em 247 nm foi monitorada e o valor de pKa foi calculado a partir das variações de suas absorbâncias. No gráfico observado na Figura 86 é apresentado uma curva de absorbância versus pH para a banda em 247 nm. A partir deste gráfico, foi possível calcular o pKa desta banda, obtendo-se o valor de 9,47. Abs (247nm) Figura 86 - Gráfico de Absorbância versus pH para a banda em 247 nm com representação da curva através de dados experimentais (pontos) e dados com correções dos erros experimentais (linha) 1.75 1.65 1.55 1.45 1.35 1.25 1.15 1.05 0.95 0.85 0.75 6 8 10 12 pH Fonte: Autora (2014). O pKa de 9,47 é referente a desprotonação dos hidrogênios fenólicos dos grupos vanilóides. Os quatro grupos vanilóides sofrem desprotonações de seus hidrogênios fenólicos 134 em solução alcalina, porém, possuem apenas um valor de pKa, por apresentarem o mesmo ambiente químico. Os grupos vanílicos do resvan não apresentam o aldeído em sua estrutura e, para entender este ambiente químico, é importante conhecer as condições de desprotonação da vanilina e de seus derivados. Na Figura 87 são apresentadas as estruturas de alguns derivados de vanilina, os quais não possuem grupo aldeído. Figura 87 – Estrutura de derivados da vanilina, destacando os hidrogênios fenólicos que poderão sofrer desprotonações Fonte: Autora (2014). A vanilina livre sofre desprotonação do OH fenólico em meio básico, com pKa igual a 7,40, porém, derivados da vanilina sem o grupo aldeído em sua estrutura possuem valores de pKa mais elevados, conforme é observado na Tabela 18. Ao analisar a tabela, é de se esperar um pKa próximo a 9,0 para os grupos vanílicos do resvan, uma vez que estes não apresentam o aldeído em suas estruturas. Tal valor está de acordo com o pKa de 9,47, obtido experimentalmente. 135 Tabela 18 – Valores de pKa para vanilina e seus derivados Compostos Vanilina pKa 7,40 p-Metilcatecol 9,39 o-metoxifenol 9,93 2-metoxi-4-metilfenol 10,27 Fonte: Ragnar (2000). Os deslocamentos presentes nos espectros ocorrem devido às desprotonações dos quatro hidrogênios fenólicos destes compostos. Com as desprotonações, os elétrons ficam mais expostos, proporcionando maior densidade eletrônica nestes átomos de oxigênio. Com isso, a transição eletrônica envolvida irá ocorrer mais facilmente, ou seja, será menos energética e, consequentemente, a banda irá deslocar para maiores comprimentos de onda. 5.2.4 Comparativo entre os Espectros Eletrônicos dos compostos Vanilina, Resorcinol e Resvan A sobreposição dos espectros de absorção na região do ultravioleta e visível da vanilina, resorcinol e do resorcinareno, obtidos em meio aquoso, é apresentada na Figura 88. 136 Figura 88 – Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina, resorcinol e resorcinareno obtidos em água, concentração 5,85. 10-5 mol L-1, 2,26. 10-5 mol L-1 e 5,45. 10-5 mol L-1, representados em verde, vermelho e preto, respectivamente. Fonte: Autora (2014). Para os três espectros, pode-se observar as bandas referentes ao anel aromático com pequenos deslocamentos devido aos grupos substituintes distintos. A banda em 309 nm presente no espectro da vanilina com elevada absortividade molar, referente à carbonila do grupo aldeído, não está presente no espectro do resorcinareno, indicando assim que não há vanilina livre no ligante formado. Na Tabela 19 são apresentados dados comparativos dos três ligantes discutidos, bem como suas atribuições e seus coeficientes de absortividade molar. 137 Tabela 19 - Atribuições das bandas encontradas no Espectro Eletrônico da vanilina, resorcinol e resvan em meio aquoso Composto Vanilina Resorcinol Resvan Comprimento de Atribuição das Absortividade Molar Onda (nm) Transições Eletrônicas (L mol-1 cm-1) 204 π → π* 1,4. 104 229 π → π* 1,4. 104 279 π → π* 1,0. 104 309 π → π* 8,9. 103 360 n → π* 5,9. 102 194 π → π* 3,6. 104 218 π → π* 4,8. 103 272 π → π* 1,8. 103 200 π → π* 1,7. 104 233 π → π* 5,9. 103 284 π → π* 3,5. 103 342 n→ π* 1,2. 102 482 n→ π* 2,0. 101 Fonte: Autora (2014). 5.2.5 Espectro Eletrônico do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] O espectro de absorção na região do ultravioleta e visível do complexo cis[Cu(phen)Cl2], obtido em meio aquoso, apresenta seis bandas características de transições do ligante fenantrolina (phen), localizadas em 207, 221, 271, 294, 326 e 345 nm, e ainda uma banda d-d com máximo de absorção em 714 nm, como apresentado na Figura 89. Dentre as bandas intraligantes da fenantrolina coordenada três se destacam por apresentarem maior absortividade molar, 207, 221 e 271nm. As demais se apresentam na forma de ombro ou como bandas com baixa absortividade. As bandas em 221 e 271 nm são muito próximas dos valores obtidos na literatura (NG, et al., 2013), a qual descreve duas bandas com máximos de absorção em 227 e 264 nm, referentes à transições π → π* do ligante fenantrolina, e uma banda na região de 600 a 700 nm, pertinente à transição d-d do cobre, convergindo com a banda em 714 nm presente no espectro da Figura 89. 138 Figura 89 - Espectros Eletrônicos do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em meio aquoso, concentração 5. 10-5 mol L-1, obtidos (a) na região de 190 a 800 nm (b) com ampliação da região de 316 a 450 nm (c) com ampliação da região de 525 a 892 nm (a) (b) (c) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 20 são apresentadas as atribuições das bandas obtidas no espectro do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], como também seus respectivos coeficientes de absortividade molar. 139 Tabela 20 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em meio aquoso Comprimento de Onda (nm) 207 Atribuição das Transições Eletrônicas I.L. phen (π → π*) Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 4,2. 104 221 I. L. phen (π → π*) 3,7. 104 271 I. L. phen (π → π*) 4,0. 104 294 I. L. phen (π → π*) 1,2. 104 326 I. L. phen (n → π*) 1,2. 103 345 I. L. phen (n → π*) 3,0. 102 714 d-d 3,2. 101 Fonte: Autora (2014). Neste trabalho também foi obtido o espectro eletrônico da fenantrolina livre em meio aquoso, com a finalidade de fazer um comparativo entre as transições do ligante livre e coordenado ao cobre (II). Tal espectro apresenta quatro bandas com máximos de absorção em 200, 227, 265 e 287 nm, referentes a transições de caráter π → π*, e ainda duas bandas em 323 e 339 nm que correspondem a transições proibidas de caráter n→ π*. Comparativamente, o espectro do complexo precursor apresenta bandas em 207, 221, 271, 294, 326 e 345 nm, apresentando, portanto, deslocamentos batocrômico e hipsocrômico de aproximadamente 7 nm, devido à coordenação deste ligante ao centro metálico. As bandas que apresentam deslocamentos batocrômicos (207, 271, 294, 326 e 345 nm), ou seja, deslocam-se para maiores comprimentos de onda, apresentam transições eletrônicas menos energéticas, uma vez que o orbital para onde o elétron é promovido tem menor energia. A banda em 221 nm, no entanto, apresenta deslocamento hipsocrômico, ou seja, deslocam-se para menores comprimentos de onda quando comparada ao espectro da fenantrolina livre. Com isso, a transição eletrônica é mais energética, tendo em vista que os orbitais associados a esta transição têm maior energia. A banda em 714 nm (31,6 L mol-1 cm-1) é referente à transição de elétrons de um orbital d para outro orbital d do metal, denominada transição d-d. Esta transição eletrônica ocorre sem alteração na paridade do orbital – transição proibida – e, por isso, possui baixa absortividade molar. Na Figura 90 é apresentada a sobreposição dos espectros do complexo cis[Cu(phen)Cl2] obtidos em solventes com diferentes polaridades, tais como água, dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO), acetonitrila (CH3CN) e metanol, na região de 190 a 800 nm, porém, o espectro obtido em DMF é apresentado na região de 265 a 140 800 nm, devido a absorção de tal solvente na região de 190 a 265 nm e, com isso, não é possível visualizar as bandas presentes nesta região. Desta forma, as transições da phen em 207 e 221 nm (H2O) são possíveis de visualizar apenas nos solventes metanol e acetonitrila, as quais possuem deslocamentos pouco significativos. Figura 90 – Sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em água, DMF, DMSO, acetonitrila e metanol, representados em preto, vermelho, verde, azul e rosa, respectivamente (a) na região de 190 a 800 nm (b) na região de 358 a 892 nm e (c) espectro em solução concentrada de DMSO na região de 345 a 550 nm. (a) (b) Fonte: Autora (2014). (c) 141 Ao comparar os espectros, observa-se que as bandas intraligantes da fenantrolina com máximos de absorção em 271, 294, 326 e 345 nm (H2O) também estão presentes nos demais espectros, com deslocamentos pouco significativos. A banda d-d presente nos espectros em DMF (748 nm) e DMSO (759 nm) apresentam deslocamentos significativos quando comparadas à transição em 714 nm, em água. No entanto, os espectros do complexo obtidos em acetonitrila e em metanol, apresentam pequenos deslocamentos batocrômicos comparados ao espectro em água, com máximo de absorção em 724 e 721 nm, respectivamente. Os espectros do complexo obtidos em solventes polares apróticos, como DMF e acetonitrila, apresentam ainda uma banda de baixa intensidade em 384 e 388 nm, respectivamente, a qual não é vista nos espectros em meio aquoso e metanol. Em DMSO tal banda não é bem definida, observando-se apenas um ombro na região de 390 nm e, por isso, seu espectro foi ampliado para melhor visualizá-lo (Figura 90.c). Esta banda possui uma absortividade molar de 144 L mol-1 cm-1 (DMF), e indica ser referente a uma transição de transferência de carga do ligante para o metal (LMCT), dos orbitais p dos cloretos para o cobre (II). Os cloretos são ligantes pi doadores e, por isso, os orbitais p preenchidos do ligante podem doar elétrons para os orbitais do metal. O cobre (II), por sua vez, está deficiente em elétrons, o que possibilita que esta transição ocorra. Tal transição eletrônica não é observada em meio aquoso provavelmente por estar sobreposta às bandas intraligantes de maior intensidade da fenantrolina. Entretanto, ao utilizar solventes com polaridades diferentes, observa-se o deslocamento desta banda para regiões com maiores comprimento de onda. Com a variação do solvente, as bandas intraligantes π → π* e as bandas d-d, cujas transições internas ocorrem entre orbitais da própria molécula ou átomo, geralmente apresentam deslocamentos pouco significativos, devido à pequena interação dessas transições com o solvente. Para as bandas de transferência de carga, no entanto, é de se esperar que sofram deslocamentos significativos, por se tratar de uma transição mais externa, que ocorre do orbital de um átomo para outro e, com isso, tem maior interação com os solventes e, consequentemente, obtém maiores variações na energia de transição com a mudança destes, conforme pode ser observado na Figura 90. Experimentalmente, a banda d-d em 714 nm (H2O) apresenta deslocamentos significativos com a mudança de alguns solventes como DMF e DMSO. No entanto, apesar da banda em 388 nm (DMF) possuir baixa absortividade molar, não é considerada uma banda dd, pois complexos com sistema cobre-fenantrolina não apresentam bandas d-d na região abaixo de 400 nm, conforme observado na literatura (NG, et al., 2013). 142 Tabela 21 – Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] utilizando água, acetonitrila, metanol, DMF e DMSO como solventes Solvente Água 207 221 Comprimento de onda (nm) 271 294 326 345 Acetonitrila 205 225 272 292 326 Metanol 211 223 272 293 DMSO * * 271 DMF * * 275 - 714 343 388 724 326 345 - 721 294 327 345 384 748 295 329 345 390 759 * região não verificada, pois o DMF e DMSO absorvem nesta região. Fonte: Autora (2014). O acompanhamento espectrofotométrico da redução do complexo com amálgama de zinco foi realizado com o objetivo de indicar a natureza da transição eletrônica referente à banda em 388 nm como transferência de carga, bem como confirmar a atribuição da banda em 724 nm como uma transição d-d. A liga metálica composta por zinco e mercúrio foi inicialmente adicionada à cubeta contendo a solução do complexo precursor em acetonitrila, em seguida, foi realizada a leitura de sucessivos espectros eletrônicos, os quais são apresentados na Figura 91. Devido às principais mudanças espectrais ocorrerem em regiões de comprimento de onda próximos, os espectros foram separados em duas partes, a fim de isolar as bandas em 388 e 440 nm, e analisá-las separadamente. Pode-se observar na Figura 91.a que após a redução do metal de Cu2+ para Cu+ a banda atribuída à transição LMCT não é mais observada. Tal constatação está relacionada ao fato da redução do cobre em um elétron, que leva a um enriquecimento eletrônico do centro metálico, impossibilitando, portanto, a doação de densidade eletrônica dos cloretos para o metal, o qual se refere à transição LMCT. Outra alteração relevante observada é o desaparecimento da banda d-d, uma vez que o subnível d do cobre no estado de oxidação I está completamente preenchido, impossibilitando a ocorrência de transição eletrônica entre os orbitais d do metal. Após a redução do metal, o surgimento de uma nova banda em 440 nm pode ser também observada, como apresentado na Figura 91.b, que corresponde a uma transição de transferência de carga do metal para o ligante (MLCT), do Cu2+ para os orbitais * da fenantrolina. Tais comportamentos estão de acordo com o perfil espectral esperado após a redução do complexo precursor, confirmando a transição d-d e indicando a transição LMCT, inicialmente atribuídas a estas bandas. 143 Figura 91 – (a) Sobreposição dos espectros do complexo precursor sob redução do centro metálico (b) com ênfase à banda LMCT e (c) ênfase à banda MLCT Absorbância 0,15 0,10 0,05 0,00 400 500 600 700 800 900 Comprimento de onda (nm) (a) (c) (b) Fonte: Autora (2014). Com o objetivo de visualizar com maior precisão as alterações espectrais que ocorrem após a redução do complexo, é apresentado na Figura 92 a sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em acetonitrila, obtidos antes de iniciar o acompanhamento da redução do complexo, e após sua redução com amálgama de zinco. 144 Figura 92 – Sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em acetonitrila obtidos antes da redução do metal (preto) e após a redução do metal (vermelho) 0,20 Absorbância 0,15 0,10 0,05 0,00 400 500 600 700 800 900 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). 5.2.6 Espectro Eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl O espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, obtido em meio aquoso, com concentração 1,5.10-5 mol L-1, Figura 93, possui oito bandas nas regiões de 204, 225, 273, 294, 312, 345, 469 e 665 nm, as quais serão discutidas a seguir. 145 1,0 204 Figura 93 - Espectro Eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl obtido em meio aquoso, concentração 1,5. 10-5 mol L-1 0,06 273 665 nm 469 nm Absorbância 0,04 0,6 0,02 0,4 312 Absorbância 225 0,8 0,00 600 800 Comprimento de onda (nm) 345 0,2 0,0 200 300 400 500 600 700 800 900 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Tabela 22 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl em meio aquoso Comprimento de Onda (nm) 204 Atribuição das Transições Eletrônicas I.L. phen (π → π*) Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 6,4. 104 225 I.L. phen (π → π*) 4,5. 104 273 I.L. phen (π → π*) 4,1. 104 294 I.L. phen (π → π*) 2,1. 104 312 I.L. vanilina (π → π*) 1,6. 104 345 LMCT ( van → Cu2+) 7,3. 103 469 LLCT ( van → * phen) 5,1. 101 665 d-d 3,8. 101 Fonte: Autora (2014). 146 O espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, obtido em meio aquoso apresenta quatro bandas intraligantes da fenantrolina, referentes a transições π → π*, em 205, 226, 273 e 294 nm. O espectro apresenta ainda uma banda (ombro) intraligante da vanilina, transição π → π*, em 312 nm. No espectro da vanilina não coordenada (Figura 67), esta banda está presente em 309 nm, o que significa a ocorrência de um pequeno deslocamento de 3 nm após a coordenação da vanilina ao centro metálico. O espectro da Figura 93 possui ainda uma banda em 345 nm referente à transferência de carga do orbital do ligante vanilina para o Cu2+ (LMCT). Esta banda também está de acordo com os dados obtidos na literatura para complexos similares de cobre com vanilina na esfera de coordenação (KOZLEVCAR, et al., 2005; KOZLEVCAR, et al., 2008), em 330 e 350 nm, para os solventes acetonitrila e água, respectivamente, sendo atribuída à transição LMCT, do orbital da vanilina para o Cu2+. Os dados da literatura indicam, através da difração de raio-X, que a vanilina está coordenada ao centro metálico de forma bidentada, através dos átomos de oxigênio dos grupos fenólico e metóxi, os quais doam densidade eletrônica para o metal, Cu2+, que está deficiente em elétrons, de modo a suprir esta deficiência. Na Figura 94 é apresentada a sobreposição dos espectros do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl obtidos a partir da redução do centro metálico com amálgama de zinco em acetonitrila. Nestes espectros, observa-se que a banda em 345 nm sofre grandes reduções de sua absorbância, até desaparecer por completo. Isto evidencia a atribuição desta banda como referente a uma transição LMCT, uma vez que, quando o metal está como Cu(I), não tem mais orbitais d disponíveis para receber densidade eletrônica do ligante. Assim, transições LMCT não são mais permitidas e, por isso, tal banda não aparece mais no espectro. Por outro lado, a fenantrolina, que apresenta característica de ligante receptor, pode agora receber densidade eletrônica do Cu(I), o que é evidenciado pelo surgimento de uma nova banda em 450 nm, referente à transição de transferência de carga MLCT do Cu(I) para os orbitais π* do ligante fenantrolina. 147 Figura 94 – Acompanhamento da redução do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl com amálgama de zinco em acetonitrila nas regiões de (a) 190 a 900 nm (b) 190 a 400 nm e (c) 400 a 600 nm. 2,5 Absorbância 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 200 400 600 800 Comprimento de onda (nm) (a) (c) (b) Fonte: Autora (2014). Os primeiros estudos sobre síntese e caracterização espectroscópica de complexos de cobre contendo simultaneamente ligantes bidentados nitrogenados e ligantes catecolados na esfera de coordenação foram realizados por pesquisadores, como Brown, a partir de 1976. Estes autores observaram que o espectro eletrônico destes compostos apresentavam particularmente uma banda com máxima absorção localizada normalmente na região compreendida entre 420 a 540 nm. Entretanto, nenhuma referência era realizada em relação à atribuição desta transição eletrônica. Por volta de 1980, Brown atribuiu esta banda como referente à transferência de carga do metal para o ligante catecolado. Entretanto, tal atribuição não seria coerente, conforme 148 destacado por Roland Benedix, uma vez que o Cu(II), por estar deficiente em elétrons, não poderia doar densidade eletrônica para o ligante na região de comprimento de onda observado (BENEDIX; VOGLER, 1993). Adicionalmente, foi observado através de vários estudos desses sistemas que a presença desta banda (420 a 540 nm) esta diretamente relacionada à presença dos ligantes catecolato e diimina na esfera de coordenação do metal, sendo, portanto atribuída por Roland Benedix, como transição referente à transferência de carga envolvendo estas duas classes de ligantes, assim, uma banda de transferência de carga ligante-ligante, LLCT (BENEDIX; VOGLER, 1993). Assim, a banda (ombro) em 469 nm presente no espectro do complexo em análise, Figura 94, é característica da transferência de carga interligante, da vanilina para a fenantrolina, bem como descrito na literatura (BENEDIX; VOGLER, 1993). Na Tabela 23 são apresentados exemplos de complexos de cobre com geometria quadrado-planar contendo ligantes fenantrolina e catecolados, bem como suas respectivas bandas referentes à transição de transferência de carga interligante. Tabela 23 - Dados comparativos entre os comprimentos de onda referentes à transição LLCT cis-[Cu(phen)(van)]Cl Comprimento de onda (nm) 469 Presente trabalhob cis-[Cu(phen)(dopamine)](CH3COO) 450 Emanuel, 1987a. cis-[Cu(phen)(cat)] 470 Emanuel, 1987. cis- [Cu(phen)(2,3dihydroxynaphthalene)] 495 Emanuel, 1987. Complexos a Referências Espectros obtidos em água e dioxano (1:1, v/v) bEspectro obtido em água. Fonte: Autora (2014). Ao analisar a tabela acima, observa-se que, os diferentes tipos de ligantes catecolados geram deslocamentos na banda de transferência de carga dos complexos. Os ligantes dopamina, vanilina, catecol e 2,3-dihidroxinaftaleno, respectivamente, causam aumento do comprimento de onda da banda LLCT. Com isso, pode-se determinar o caráter doador dos ligantes, uma vez que, quanto maior o comprimento de onda, menor a energia necessária para ocorrer à transição e, portanto, mais facilmente ocorre a transição eletrônica do ligante catecolado para a fenantrolina. A banda de menor absortividade molar presente no espectro do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl está localizada em 665 nm, sendo característica da transição d-d do cobre(II). 149 Quando se promove a redução do centro metálico do cis-[Cu(phen)(van)]Cl com amálgama de zinco, as bandas que aparecem em 469 e 665 nm, discutidas anteriormente, desaparecem do espectro eletrônico, conforme pode ser visto na Figura 95. A banda em 469 nm corresponde a uma transição LLCT, da vanilina para a fenantrolina. Neste caso, a redução do centro metálico pela amálgama de zinco, pode influenciar na diminuição de intensidade desta banda. A banda d-d não é mais observada uma vez que, o centro metálico Cu (I) possui seus orbitais d de valência completamente preenchidos e, com isso, impossibilita a ocorrência de transição eletrônica entre estes orbitais. Figura 95 - Sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, em acetonitrila, sob redução do amálgama de zinco Absorbância 0,09 0,00 400 600 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Figura 96 é apresentada a sobreposição dos espectros eletrônicos do ligante vanilina e do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, obtidos a partir da redução com amálgama de zinco, em acetonitrila. 150 Figura 96 – Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina (preto) e do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl (vermelho) após redução com amálgama de zinco 2,0 Absorbância 1,5 1,0 0,5 0,0 200 400 600 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). A vanilina, assim como o complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, sofre redução ao reagir com amálgama de zinco. Por isso, é importante destacar que a redução do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl com amálgama de zinco é centrada apenas no metal, Cu2+, uma vez que, as bandas referentes à vanilina reduzida em 248 e 347 nm não estão presentes no espectro do complexo reduzido. As outras bandas da vanilina em 206 e 290 nm não podem ser observadas no espectro do composto cis-[Cu(phen)(van)]Cl devido à sobreposição das bandas intensas da fenantrolina, presentes na mesma região. A sobreposição dos espectros do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl em diferentes solventes, como água, metanol, DMF e acetonitrila é apresentada na Figura 97. 151 Figura 97 – Sobreposição dos espectros do complexo cis- [Cu(phen)(van)]Cl em água (preto), metanol (vermelho), DMF (verde) e acetonitrila (azul) 2,5 2,5 2,0 Absorbância Absorbância 2,0 1,5 1,5 1,0 0,5 1,0 0,0 200 250 300 350 400 450 Comprimento de onda (nm) 0,5 0,0 200 300 400 500 600 700 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). As bandas do complexo apresentaram alguns deslocamentos com a mudança dos solventes, devido aos diferentes tipos de interações que eles possuem. O espectro obtido em acetonitrila apresenta as bandas e ombros intraligantes da fenantrolina em 206, 229, 272 e 294 nm bem definidos, bem como um crescente aumento da absortividade molar da banda de transferência de carga dos orbitais π da vanilina para o Cu2+, LMCT. A banda LLCT possui deslocamentos significativos com a mudança dos solventes, como pode ser observado na Tabela 24. Por se tratar de uma transição externa, a mudança de polaridade no meio influencia nesta transição, havendo variações energéticas. Ao comparar com a banda LMCT, vemos que a transição interligante ainda possui maiores deslocamentos do comprimento de onda, indicando maior vulnerabilidade à mudança dos solventes. 152 As bandas d-d também sofrem pequenos deslocamentos e apresentam duas transições nos solventes DMF, metanol, e acetonitrila, quando comparados à água, conforme apresentado na Figura 98. Figura 98– Espectros do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl em água (preto), metanol (vermelho), DMF (verde) e Acetonitrila (azul) 0,04 0,2 Absorbância Absorbância 0,03 0,02 0,01 0,1 0,00 0,0 600 800 500 Comprimento de onda (nm) 600 700 800 900 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 24 são apresentadas as bandas de absorção do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl obtido em diferentes solventes. Tabela 24 – Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl quando utilizado água, DMF, metanol e acetonitrila como solventes Água 205 226 273 294 312 LMCT π*(van) → dπ Cu2+ 345 DMF * * 274 294 305 Metanol 208 229 273 294 Acetonitrila 206 229 272 294 π → π* (van) π → π* (phen) Solvente LLCT d-d 469 665 - 360 487 650 793 308 343 469 665 778 - 341 486 650 793 * região não verificada, pois o DMF absorve nesta região. Fonte: Autora (2014). Os complexos cis-[Cu(phen)Cl2] e cis-[Cu(phen)(van)]Cl possuem o ligante fenantrolina em comum. Este ligante possui bandas bastante intensas na região do ultravioleta, e estas estão presentes nos espectros de seus complexos, com pequenos deslocamentos após se coordenarem ao metal. Complexos do sistema cobre-fenantrolina, também apresentam bandas 153 d-d características na região de 600 a 800 nm, conforme é observado nos complexos de cobre com o ligante phen obtidos na literatura. Na Tabela 25 são apresentas as bandas intraligantes da phen, bem como as bandas d-d de alguns complexos obtidos na literatura que apresentam o cobre como centro metálico e o ligante fenantrolina em suas estruturas. Tabela 25 – Dados comparativos das transições eletrônicas presentes nos complexos de cobre-phen obtidos na literatura Complexos λ (nm) phen π → π* Geometria Referência d-d phen 227 264 - - Ng, C. H., et al., 2013 Cis-[Cu(phen)Cl2] 221 271 714 Quadrado planar Presente trabalho cis-[Cu(phen)(van)]Cl 225 273 665 - 269 550 - 268 540 [Cu(qui)(phen)]NO3.H2O - - 608 [Cu(Me-bzac)(phen)](Me-bzac) - - 684 e - - 724 Quadrado planar Quadrado planar Quadrado planar Quadrado planar Quadrado planar Quadrado planar - - 772 Octaédrico - - 684 Octaédrico - - 716 Octaédrico [Cu(L-valine)(phen)H2O]ClO4 224 271 624 [Cu(phen)(threo)(H2O)]NO3.H2O 224 272 613 - 267 683 Presente trabalho Reddy,P.R. et al., 2012 Reddy,P.R. et al., 2012 Buchtik, R. et al., 2011 Omoregie, O. et al., 2010 Omoregie, O. et al., 2010 Assaf, A.Y. et al., 2008 Veitía, M.S. et al., 2009 Agwara M. O. et al.,2010 Zhou, X. H., et al., 2005 Ng, C. H., et al., 2013 Ramakrishnan, S. et al., 2005 a c c b [Cu(boc(tos)-his-trp-ome)(phen)] (ClO4)2 b [Cu(boc(tos)-his-tyr-ome)(phen)] (ClO4)2 d e [Cu(Et-bzac)(phen)](Et-bzac) d [Cu(α-naph.dtc)2phen] e [Cu(Valp)2(phen)] c trans[Cu(bpy)(phen)(H2O)2]Cl2.2H2O c b a a [Cu(dipica)(phen)]2+ Piramidal quadrada Piramidal quadrada Piramidal trigonal Acetonitrila bagua:metanol cágua dDMF emetanol Fonte: Autora (2014). De acordo com os dados da literatura descritos na tabela acima, a fenantrolina livre apresenta duas bandas em 227 e 264 nm. Após se coordenar ao Cu(II), a phen desloca a banda 154 de 227 nm para menores comprimentos de onda, enquanto que a banda em 264 nm é deslocada para maiores comprimentos de onda. Estes deslocamentos ocorrem em todos os complexos de cobre apresentados, independente dos solventes apresentados. As bandas d-d apresentam deslocamentos significativos entre os complexos de cobre quadrado planar, variando entre 540 a 724 nm. Os novos complexos sintetizados neste trabalho estão de acordo com os dados obtidos na literatura, dentro da faixa apresentada. A camada de valência para o Cu2+ apresenta configuração eletrônica d9 e, portanto, possui apenas um elétron desemparelhado no subnível d. Como os complexos sintetizados neste trabalho possivelmente possuem geometria quadrado planar, a presença de um orbital d ainda não completamente preenchido pode originar três transições eletrônicas d-d, podendo assim ser esperada a presença de três bandas d-d no espectro eletrônico do complexo. Nos espectros dos complexos de cobre-fenantrolina, porém, normalmente observa-se apenas uma transição d-d. As outras duas bandas podem estar em uma região com comprimento de onda superior a 1000 nm ou ainda sobreposta a outras bandas com maiores intensidades no espectro. No entanto, para o complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl observa-se duas transições d-d em solventes como acetonitrila, metanol e DMF, enquanto que em água, evidencia-se apenas uma transição. É importante destacar a influência que a mudança de solventes com diferentes polaridades possui sobre as transições d-d neste complexo citado. O desdobramento do campo cristalino para compostos com geometria quadrado planar, para complexos metálicos Cu2+, é apresentado na Figura 99. Figura 99- Desdobramento do campo cristalino para um complexo de Cu2+ com geometria quadrado planar Fonte: Autora (2014). 155 5.2.7 Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] O espectro de absorção na região do ultravioleta e visível do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtido em água, Figura 100, apresenta seis bandas intraligantes da fenantrolina em 203, 221, 272, 294, 320 e 350 nm. 221 nm 1,0 203 nm Figura 100 - Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] obtido em meio aquoso, concentração 5. 10-5 mol L-1 272 nm 0,6 294 nm Absorbância 0,8 0,4 0,2 200 300 400 500 600 700 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). 800 900 156 Tabela 26 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] em meio aquoso Comprimento de Onda (nm) 203 Atribuição das Transições Eletrônicas I.L. phen (π → π*) Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 1,4. 104 221 I.L. phen (π → π*) 2,8. 103 272 I.L. phen (π → π*) 2,2. 103 294 I.L. phen (π → π*) 1,1. 103 320 I.L. phen (n → π*) 9,8. 102 350 - 3,6. 102 Fonte: Autora (2014). Na Figura 101 é apresentada a sobreposição dos espectros eletrônicos obtidos em água para os compostos resorcinareno, complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] e para o complexo [(Cu(phen))4(resvan)]. Figura 101 – Sobreposição dos espectros eletrônicos do resorcinareno, cis-[Cu(phen)Cl2] e [(Cu(phen))4(resvan)], obtidos em meio aquoso, representados em preto, vermelho e verde, respectivamente. 0,10 1,0 0,08 714 nm Absorbância 0,06 0,8 0,04 Absorbância 0,02 0,6 0,00 400 500 600 700 800 900 Comprimento de onda (nm) 0,4 0,2 0,0 200 400 600 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Ao analisar a Figura 101, observa-se que o espectro do resvan não coordenado apresenta uma banda na região de 200 nm, enquanto que o complexo percussor cis-[Cu(phen)Cl2] 157 apresenta uma banda intraligante referente à fenantrolina em 207 nm. O complexo [(Cu(phen))4(resvan)], por sua vez, apresenta uma banda com absorção máxima em 203 nm, coincidindo com as bandas do resorcinareno e da fenantrolina, de forma que não é possível determinar qual o ligante que esta transição se refere, ou ainda, se as duas transições intraligantes estão presentes, porém sobrepostas. Neste ultimo caso, o ligante phen possui absortividade molar maior do que a macromolécula, logo, ocorrerá a sobreposição da transição do resvan pela fenantrolina. Ao analisar o intenso valor da absortividade molar desta banda, 1,4. 104 L mol-1 cm-1, pode-se indica-la como referente à transição intraligante da fenantrolina. Analisando os espectros dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2] e [(Cu(phen))4(resvan)], verifica-se a presença de três bandas intraligantes da fenantrolina com transição π → π*, nas regiões de 221, 272 e 294 nm para ambos, sem variação no que se refere ao comprimento de onda. Porém, as transições que ocorrem no complexo tetranuclear possuem menores coeficientes de absortividade molar, quando comparado aos valores obtidos para o complexo precursor, indicando menor permissividade para as transições π → π*, provocada pela substituição dos cloretos na esfera de coordenação pelo ligante resvan. O ligante resvan possui uma banda intraligante em 285 nm, porém, esta não é observada no complexo em questão, provavelmente devido à sobreposição da banda intraligante da fenantrolina, que tem maior intensidade, presente na região próxima a esta banda, em 294 nm. O complexo [(Cu(phen))4(resvan)] apresenta ainda duas bandas intraligantes (ombros) em 320 e 350 nm. Tais bandas estão presentes na fenantrolina, porém, o ligante resvan também possui uma banda de pequena intensidade próxima a 350 nm. Neste caso, não se pode determinar o ligante responsável pela transição em 350 nm. Estas bandas possuem intensidades muito pequenas, por serem transições proibidas de natureza n → π*. Na sobreposição dos espectros referentes ao complexo [(Cu(phen))4(resvan)], obtidos em solventes como água e DMF, Figura 102, observa-se deslocamentos apresentados em algumas bandas devido as diferentes interações dos solvente, além disso, verifica-se novas bandas as quais não são visíveis em água. 158 Figura 102 – Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] em meio aquoso (preto) e DMF (vermelho) 0,8 0,7 Absorbância 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 300 400 500 600 700 800 900 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). O espectro do complexo em DMF apresenta três bandas intensas em 271, 293 e 324 nm, que correspondem a transições intraligantes da fenantrolina. A banda em 350 nm presente no complexo obtido em água é deslocada para 400 nm em DMF. Comparativamente, a banda intraligante da fenantrolina presente no complexo precursor em 343 nm, não possui deslocamentos significativos com a mudança de solventes, o que indica que esta transição intraligante que ocorre no complexo [(Cu(phen))4(resvan)] é referente ao ligante resvan, que também possui uma banda de transição proibida nesta região. Esta banda apresenta deslocamento para maiores comprimentos de onda, quando comparada com o ligante livre, que apresenta transição em 353 nm. A banda em 525 nm pode ser referente à transição intraligante do resvan, que ocorre próximo a 482 nm no ligante livre, ou referente à transição LLCT, presente em ligantes catecolados, como a vanilina, e a fenantrolina, que ocorre próximo a 470 nm. O espectro apresenta ainda uma banda de baixa intensidade em 640 nm, que corresponde a uma transição d-d. Esta transição ocorre entre os orbitais d do metal e, por não haver variação da paridade dos termos, é uma banda proibida por Laporte, como apresentado na Figura 103. 159 Figura 103 – Ampliação do espectro do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] em DMF 525 nm 0,14 0,12 0,08 0,06 690 nm Absorbância 0,10 0,04 0,02 0,00 600 800 1000 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 27 são apresentadas as bandas do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtidas nos solventes água e DMF. Tabela 27 – Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] utilizando água e DMF como solventes Solvente Água 203 221 DMF * * Comprimento de onda (nm) 271 294 320 350 271 293 324 400 - - 525 690 Fonte: Autora (2014). 5.2.8 Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 O espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 sintetizado através do método desenvolvido neste trabalho, Figura 104, apresenta quatro bandas intraligantes da fenantrolina, referentes a transições π → π*, em 204, 222, 272 e 294 nm, indicando a presença deste ligante 160 na esfera de coordenação do complexo sintetizado. As duas bandas intraligantes proibidas da fenantrolina, referentes às transições n → π*, apresentam-se em 326 e 344 nm, com baixa intensidade. O espectro obtido em meio aquoso não apresenta a banda de transferência de carga do ligante vanilina para o metal, em 345 nm, observada no complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, evidenciando a importância do grupo aldeído para que esta transição ocorra. No espectro do complexo tetranuclear, é apresentada uma banda em 475 nm, referente à transferência de carga ligante-ligante (LLCT). Pode-se observar que, mesmo com a formação do ligante resvan, a banda interligante persiste no espectro com pequeno deslocamento, uma vez que a interação phen-Metal-catecol ainda está presente na estrutura do complexo. Esta banda indica a presença do ligante catecolato coordenado ao metal. A banda de menor intensidade no espectro corresponde à banda d-d do metal, como pode ser observado na Figura 104, em 691 nm. Isto implica que o metal continua presente no complexo formado. 161 Figura 104 - Espectro Eletrônico do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 obtido em meio aquoso, 4,68. 10-6 mol L-1 1,0 Absorbância 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 200 400 600 800 1000 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na Tabela 28 são apresentadas as tentativas de atribuições das bandas obtidas no espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, como também seus respectivos coeficientes de absortividade molar. 162 Tabela 28 - Atribuição das bandas encontradas no espectro eletrônico do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 em meio aquoso Comprimento de Onda (nm) 204 Atribuição das Transições Eletrônicas π → π* (phen) Absortividade Molar (L mol-1 cm-1) 2,1. 105 222 π → π* (phen) 1,6. 105 272 π → π* (phen) 1,5. 105 294 π → π* (phen) 4,9. 104 326 n → π* (phen) 4,7. 103 344 n → π* (phen) 1,4. 103 475 LLCT ( van → * phen) 2,4. 102 691 d-d 1,5. 102 Fonte: Autora (2014). Na Figura 105 é apresentada a sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos nos solventes água e metanol. Figura 105 – Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 em meio aquoso (preto) e metanol (vermelho) 1,0 Absorbância 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 200 400 600 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). 800 163 As bandas intraligantes da fenantrolina apresentam alguns deslocamentos pouco significativos quanto aos comprimentos de onda, devido à diferença de interações intramoleculares entre os solventes apresentados. Em metanol, o espectro apresenta bandas intraligantes da fenantrolina em 210, 224, 272 e 294 nm, bem como as bandas proibidas do ligante phen em 328 e 346 nm, conforme descrito na Tabela 29. Tabela 29 – Dados comparativos entre as bandas de absorção do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 quando utilizado água e metanol como solventes Solvente Água 204 222 Metanol 210 224 Comprimento de onda (nm) 272 294 326 344 272 294 328 346 475 691 - - Fonte: Autora (2014). 5.2.8.1 Comparativo entre os espectros eletrônicos dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 A sobreposição dos espectros dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)], cis- [Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em água é apresentada na Figura 106. 164 Figura 106 - Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 (preto), [(Cu(phen))4(resvan)] (vermelho) e cis-[Cu(phen)(van)]Cl (verde) obtidos em água 0,12 1,0 0,10 Absorbância 0,08 0,8 0,06 0,04 Absorbância 0,02 0,6 0,00 600 800 Comprimento de onda (nm) 0,4 0,2 0,0 200 400 600 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Os três espectros apresentam as bandas intraligantes da fenantrolina. Além destas bandas, o complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl possui uma banda em 312 nm, referente à transição intraligante da vanilina, e uma banda de transferência de carga do ligante vanilina para o centro metálico Cu2+, LMCT, na região de 345 nm, sobreposta à banda de baixa intensidade da fenantrolina, também presente nesta região. Esta transição LMCT não ocorre nos demais compostos de coordenação, indicando que não há vanilina livre no complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. A banda de transferência de carga interligante próxima a 470 nm aparece nos espectros dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, com pequenos deslocamentos energéticos, devido a mudança da estrutura do ligante, porém, como o metal se mantém coordenado via oxigênios dos grupos hidróxi e metóxi para os dois complexos, a banda permanece em ambos os espectros. O complexo [(Cu(phen))4(resvan)], não apresenta esta 165 banda de transferência de carga, mas sim uma banda intraligante do resvan, localizada em uma região próxima a 500 nm, como descrita na caracterização deste complexo. Isto indica que, o centro metálico provavelmente não está coordenado via vanilina, ou ainda, as duas bandas estão sobrepostas e, assim, não há como definir qual transição ocorre nesta região. 5.2.8.2 Estudo da acidez do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 O estudo da influência do pH para o complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 é de grande importância, uma vez que, se os centros metálicos estão coordenados via vanilinas, não haverão desprotonações de seus hidrogênios fenólicos em meio básico. Portanto, espera-se apenas a desprotonação dos resorcinóis, que permanecem disponíveis no complexo. Na Figura 107, é apresentada a sobreposição de espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em diferentes faixas de pH, com variação de 10,25 a 2,85. Figura 107 – Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 com variação de pH na região de 318 a 415 nm 0,45 0,40 pH 10,25 pH 9,49 pH 9,00 pH 7,85 pH 7,60 pH 7,35 pH 7,04 pH 6,50 pH 5,85 pH 2,85 0,35 Absorbância 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 325 350 375 400 425 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). A fenantrolina possui bandas de baixa intensidade nas regiões de 326 e 345 nm. O ligante resvan, por sua vez, também apresenta uma banda na região de 326 nm, pouco definida, mas que aumenta de intensidade em meio básico. Neste caso, a variação da intensidade da banda 166 em 326 nm poderia ser atribuída a ambos os ligantes, phen e/ou resvan. Nesta região ocorrem variações na intensidade da banda, de forma que, para os valores de pH entre 4,35 a 7,6, a intensidade da banda em 326 nm aumenta, enquanto que, para os valores de 7,85 a 10,25, a intensidade diminui. Nos valores de pH abaixo de 4,35, a banda permanece com intensidade constante. Comparativamente, a banda em 345 nm também apresenta alterações em sua intensidade, e esta é atribuída apenas a transição intraligante da fenantrolina. Sendo assim, não há como determinar o pKa do resvan em 326 nm, uma vez que pode haver interferência das duas transições. As bandas referentes à fenantrolina apresentam pequenas variações em suas intensidades, com comportamentos semelhantes à transição em 326 nm, e podem ser atribuídas à influência do solvente, cujo ambiente químico se altera em cada faixa de pH, com mais/menos moléculas de hidroxilas, fazendo com que as intensidades das transições sofram pequenas alterações. À medida que aumentam os valores do pH da solução do complexo, observa-se variações significativas na banda d-d: A partir do pH 7,0, aproximadamente, a banda d-d do complexo observada em 695 nm apresenta um deslocamento de 90 nm para menores comprimentos de onda, bem como um aumento em sua absortividade molar. Na Figura 108 são apresentadas as sobreposições dos espectros na região de 420 a 900 nm, de modo a melhor observar esta variação. Esse comportamento foi observado não apenas neste composto, mas em todos os complexos de cobre fenantrolina estudados neste trabalho. Figura 108 – Sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 com variação de pH na região de 420 a 900 nm 0,02 605 0,01 695 Absorbância 0,03 0,00 500 600 700 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). 800 900 167 5.2.9 Determinação da proporção do metal dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 A espectroscopia eletrônica na região do Ultravioleta e Visível pode ser utilizada para quantificar metais presentes em determinadas estruturas, a partir dos valores da absortividade molar correspondente à banda d-d do metal. A síntese do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 foi realizada a partir da proporção molar metal/resvan 4:1, o que indica a presença de quatro centros metálicos em sua estrutura. O complexo precursor cis-[Cu(phen)(van)]Cl, utilizado na formação do complexo tetranuclear, possui apenas um átomo (ou íon) do metal em sua estrutura. Os complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl devem então apresentar valores de absortividade molar proporcional à quantidade de metais presente em cada composto, ou seja, as bandas d-d dos complexos citados devem apresentar absorção com proporção de 4 para 1, respectivamente, considerando que o ambiente químico de cada metal nos complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl são semelhantes. Tendo em vista este comportamento, foram obtidos espectros dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, a partir de soluções com concentrações definidas. Este processo foi realizado com quatro soluções de concentrações distintas para cada complexo, visando obter resultados com maior precisão. Na Tabela 30 são apresentados os valores de absorbâncias das bandas d-d em 665 e 691 nm, para os complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, respectivamente, bem como os valores das concentrações de suas soluções. 168 Tabela 30 – Valores de absorbâncias das bandas em 665 e 691 nm para os compostos cis-[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, respectivamente, em diferentes concentrações Concentração (mol.L-1) Absorbância 1,0. 10-4 0,0044 cis-[Cu(phen)(van)]Cl 3,3. 10-4 0,0107 665 nm 4,0. 10-4 0,0148 5,0. 10-4 0,0163 1,0. 10-4 0,0148 [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 2,0. 10-4 0,0213 691 nm 4,0. 10-4 0,0523 5,0. 10-4 0,0626 Complexos Fonte: Autora (2014). Os valores escritos na tabela acima foram dispostos em gráficos, a fim de obter o coeficiente de absortividade molar de cada complexo, a partir das cinco soluções preparadas para cada composto sintetizado. O gráfico de concentração versus absorbância do composto cis-[Cu(phen)(van)]Cl é apresentado na Figura 109. Figura 109 – Gráfico de concentração versus absorbância para o composto cis-[Cu(phen)(van)]Cl 0,018 0,016 Absorbância 0,014 0,012 R=0,987 0,010 Y = A + B*X 0,008 A=0,00127 B=30,91434 0,006 0,004 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 -1 Concentração (mol.L ) Fonte: Autora (2014). 0,0005 169 O gráfico da Figura 109 possui linearidade, com R equivalente a 0,987 e, o coeficiente de absortividade molar obtido para este composto é de 30,91 L mol-1 cm-1. Na Figura 110 é apresentado o gráfico de concentração versus absorbância para o composto [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. Figura 110 – Gráfico Concentração versus Absorbância do composto [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 0,07 Absorbância 0,06 0,05 0,04 R=0,993 Y= A + B*X 0,03 A=-0,00023 B= 126,6 0,02 0,01 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 -1 Concentração (mol.L ) Fonte: Autora (2014). Avaliando a Figura 110, verifica-se ainda o coeficiente de linearidade igual a 0,993 e, o coeficiente de absortividade molar obtido para este composto, representado por B, o qual corresponde a 126,6 L mol-1 cm-1. De acordo com os dados experimentais e, a partir dos coeficientes de absortividade molar encontrados para os complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, a proporção molar obtida entre eles é de 4,09 : 1,00. Esta proporção indica a estrutura do composto formado como sendo tetranuclear. Na Figura 111 é apresentada a sobreposição das bandas d-d dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, ambos com concentração 5. 10-4 mol L-1. 170 Figura 111 – Sobreposição dos espectros dos complexos cis-[Cu(phen)(van)]Cl (preto) e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em meio aquoso, 5. 10-4 mol L-1 0,10 Absorbância 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 600 800 Comprimento de onda (nm) Fonte: Autora (2014). Na figura, destaca-se a diferença na intensidade da banda d-d dos complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, evidenciando a diferença da quantidade de metais presentes nos compostos discutidos. O complexo [(Cu(phen))4(resvan)], obtido pelo método usual de síntese, não é completamente solúvel em solventes como água, metanol, DMF, bem como outros solventes com polaridades semelhantes a estes, desta forma, não é possível determinar as absortividades molar de suas bandas com precisão. Logo, não é possível conduzir este experimento para o composto de coordenação [(Cu(phen))4(resvan)]. 171 5.3 RESSONÂNCIA PARAMAGNÉTICA DE ELÉTRONS (EPR) A espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons foi utilizada na caracterização dos complexos paramagnéticos do sistema cobre – fenantrolina. Primeiramente, será apresentada a discussão do espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], fazendo um comparativo com os dados da literatura, seguido do espectro do composto de coordenação cis[Cu(phen)(van)]Cl. Por fim, serão discutidos os espectros dos complexos polinucleares [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, respectivamente. 5.3.1 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] O espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], obtido em solução de DMF, à temperatura de 77 K, é apresentado na Figura 112. Ao analisar o espectro, observa-se que o complexo precursor apresenta quatro sinais paralelos de hiperfinas bem resolvidas, provenientes da interação do elétron não emparelhado do metal com o spin nuclear do Cu2+ (I = 3/2) (KOZLEVCAR; SEGEDIN, 2008), tendo g= װ 2,30. O espectro também apresenta um sinal de g﬩= 2,07, referente à primeira derivada da absorção que ocorre em 3.243 G. O espectro apresenta um perfil anisotrópico com simetria axial, com g > װg﬩, ou seja, gzz> gyy e gxx. Tais parâmetros são característicos de compostos que possuem em suas estruturas ligações no eixo z com maior comprimento do que as ligações nos eixos x e y, ou ainda, a ausência de ligantes no eixo z. Dentre as possíveis geometrias para complexos com este perfil, têm-se a tetragonal distorcida, piramidal quadrada ou quadrado planar. (STAINSACK, et al., 2003). Portanto, a geometria que mais se aproxima à estrutura do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] em questão é quadrado planar. 172 g = 2,30 g = 2,07 Figura 112 – Espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] obtido em solução DMF a 77K 2750 3000 3250 3500 Campo Magnético (Gauss) Fonte: Autora (2014). Segundo dados já divulgados na literatura, complexos do sistema cobre – fenantrolina com geometria quadrado planar possuem um perfil semelhante ao espectro do complexo cis[Cu(phen)Cl2], apresentando sinais axiais de g > װg﬩, conforme apresentado na Figura 113, na qual é observado o espectro de EPR do complexo [Cu(qbsa)(phen)], com qbsa = N-quinolin-8il-benzenosulfonamida. Figura 113 – Espectro de EPR do complexo [Cu(qbsa)(phen)] obtido em sólido à temperatura ambiente Fonte: Adaptado de Macías, B. (2003, p.370). 173 Na Tabela 31 são apresentados alguns parâmetros magnéticos de complexos de cobre com o ligante fenantrolina e seus derivados, obtidos na literatura. Tabela 31 – Parâmetros magnéticos de complexos de cobre com o ligante fenantrolina e derivados a Compostos gװ g﬩ [Cu(qui)(phen)]NO3·H2O 2,25 2,06 [Cu(dpp)2](ClO4)2 2,37 [Cu(dipica)(phen)]2+ b c d a Condições Solução de DMF congelada Referência Buchtik, R. et al., 2011 2,07 Solução de CH2Cl2 à 158 K Miller, M. T. et al.,1998 2,23 2,06 Solução de acetonitrila à 77K Ramakrishnan, S. et al.,2005 [Cu(phen)]2+ 2,32 (A) e 2,26 (B) * Solução aquosa congelada (pH 7) Chikira, M. et al., 2002 [Cu(glu)(phen)] 2,24 2,06 Amostra em pó à 298 K Neuman, N.I. et al.,2012 Hqu i= 2-fenil-3-hidroxi-4(1H)-quinolinona; bdpp = 2,9-difenil-1,10-fenantrolina; cdipica = di(2-picolil)amina; d glu=ácido glutâmico. * No artigo não é mencionado o valor de g﬩ obtido no espectro de EPR. (A) e (B) – Espécies formadas em solução. e [Cu(phen)(OH2)2]2+; f [Cu(phen)(OH2)(OH)]+. Fonte: Autora (2014). Os complexos de cobre com o ligante fenantrolina e seus derivados, apresentados na Tabela 31 possuem valores de g semelhantes, com pequenas variações, dependendo da natureza do complexo. Comparativamente, os parâmetros magnéticos do complexo cis-[Cu(phen)Cl2], com g = װ2,30 e g﬩ = 2,07, estão de acordo com os valores apresentados para os compostos de coordenação de cobre obtidos na literatura. Na Figura 114 apresenta-se a sobreposição dos espectros do complexo cis[Cu(phen)Cl2] obtidos em solução de DMF à 77K, e em sólido, à temperatura ambiente. O espectro obtido com o complexo no estado sólido possui dois picos, com g( װ2,14) > g﬩ (1,96). Ambos os espectros possuem simetria axial e sugerem uma geometria quadrado planar para o complexo precursor. Os perfis dos espectros possuem diferenças significativas, relacionadas ao número de picos presentes, bem como nos valores de g. Esta diferenciação se deve à possibilidade de orientação aleatória das moléculas do complexo quando previamente dissolvido em DMF e 174 posteriormente congelado. Tal aleatoriedade não é facilitada quando o espectro é obtido no material ainda no estado sólido (MABBS, 1993). Figura 114 – Sobreposição dos espectros de EPR do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] obtidos em DMF à 77K (preto) e no estado sólido (vermelho) Fonte: Autora (2014). 5.3.2 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl O espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, obtido em solução de DMF, à temperatura de 77 K, é apresentado na Figura 115. Ao analisar o espectro, observa-se a presença de hiperfinas divididas em quatro sinais paralelos, localizados na região de menor campo magnético, bem como um pico intenso bem definido, representado por sua primeira derivada. Desta forma, o espectro apresenta um perfil com g > װg﬩ > 2,0023. Este comportamento é característico de complexos de cobre (II), conforme comparativo realizado com dados da literatura, apresentados na Tabela 31. Na região do fator g paralelo, o espectro apresenta quatro transições claramente resolvidas, relativos ao acoplamento com o spin nuclear do cobre (I = 3/2), com fator de g װ correspondente a 2,30. Na região perpendicular, o espectro apresenta a derivada de um pico intenso com divisões superhiperfinas, que não são claramente resolvidas devido à sobreposição 175 de um grande número de transições presentes nesta região. O fator de g﬩ calculado para este sinal corresponde a 2,06. Os parâmetros apresentados proporcionam um perfil anisotrópico para o complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl, com simetria axial, o qual sugere geometrias tetragonal distorcida, piramidal quadrada ou quadrado planar. Dentre estas, a geometria que corresponde às características estruturais do complexo é quadrado planar. g = 2,30 g = 2,06 Figura 115 – Espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl obtido em DMF 2750 3000 3250 3500 Campo Magnético (Gauss) Fonte: Autora (2014). Na Figura 116 é apresentada a sobreposição dos espectros do complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl obtidos em solução de DMF, à 77K e em sólido, à temperatura ambiente. O espectro obtido à temperatura ambiente possui um sinal de baixa intensidade (ombro) com g = װ2,33, bem como um sinal intenso na região perpendicular, com g﬩ = 1,98, referente à primeira derivada desta transição eletrônica. Desta forma, obtêm-se dois valores distintos de g, com g( װ2,33) > g﬩ (1,98). Tal comportamento permite caracterizar o espectro ao perfil anisotrópico com simetria axial e sugere uma geometria quadrado planar para o complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl. 176 Os perfis dos espectros obtidos à temperatura ambiente e congelado possuem diferenças significativas na quantidade de picos, bem como nos valores de g, porém, ambos indicam a mesma geometria para o complexo em estudo, o que está de acordo com as analises estruturais realizadas. Figura 116 – Espectro de EPR do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl obtido em solução de DMF à 77K (preto) e em sólido à temperatura ambiente. (vermelho) Fonte: Autora (2014). 5.3.3 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] O espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)], obtido em solução de DMF, à temperatura de 77 K, é apresentado na Figura 117. Ao analisar o espectro, observa-se a presença de hiperfinas divididas em quatro picos paralelos localizadas do lado esquerdo do gráfico, características de complexos de cobre (II). Além destas hiperfinas, o espectro possui dois picos intensos, representados por sua primeira derivada, em 3.330 Gauss. O espectro possui um perfil anisotrópico com simetria próxima a rômbica, devido à presença de dois picos com intensidade negativa na região perpendicular do gráfico, resultantes da primeira derivada das transições envolvidas. O espectro de EPR sugere uma estrutura assimétrica para o complexo, com o eixo x ≠ eixo y ≠ eixo z. Esta rombicidade pode indicar 177 que os átomos de cobre do complexo tetranuclear possuem ambientes químicos diferentes, indicando que o complexo [(Cu(phen))4(resvan)] apresenta centros metálicos coordenados tanto pelo grupo vanilóide quanto pelo resorcinol, ou ainda, coordenados apenas via resorcinol. As hiperfinas que se dividem em quatro transições possuem fator g paralelo correspondente a 2,25. Na região perpendicular, o pico presente em 3.240 G possui g﬩ = 2,07, e o sinal em 3.330 Gauss possui g﬩ = 2,02. g = 2,02 g = 2,25 g = 2,07 Figura 117 – Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtido em DMF 2750 3000 3250 3500 Campo Magnético (Gauss) Fonte: Autora (2014). Na Figura 118 apresenta-se a sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] obtidos em solução de DMF, à 77K e em sólido, à temperatura ambiente. O espectro obtido em sólido à temperatura ambiente possui um pico (ombro) de baixa intensidade com g = װ2,33 e um sinal de maior intensidade representado pela primeira derivada, com g﬩ = 2,00. Estes picos estão relacionados em um perfil anisotrópico axial, com g > װg﬩, e gx = gy. Ao analisar a sobreposição dos espectros, observa-se deslocamentos nos valores de g, bem como diferenças na quantidade de picos, devido à interferência do solvente DMF nas orientações dos cristais. O perfil do espectro para o complexo tetranuclear também é modificado 178 devido à ação do solvente, tendo o espectro em DMF perfil rômbico, o qual pode ser claramente observado na região perpendicular do gráfico, enquanto o espectro obtido em sólido apresenta simetria axial. Os resultados obtidos indicam que o complexo apresenta distorções em sua geometria, justificadas pela possível alteração do ambiente químico nas regiões de coordenações dos centros metálicos, e que estas são facilmente influenciadas pelo meio – em solvente DMF ou em sólido. Figura 118 – Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)] obtido em solução de DMF à 77K (preto) e em sólido à T.A. (vermelho) Fonte: Autora (2014). 5.3.4 Ressonância Paramagnética de Elétrons do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 O espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, obtido em solução de DMF, à temperatura de 77 K, é apresentado na Figura 119. Tal espectro possui um pico de baixa intensidade em 2.942 G, além de um sinal intenso na região perpendicular, representado pela primeira derivada desta transição. O complexo tetranuclear apresenta uma hiperfina composta por apenas um sinal, com o fator g paralelo correspondente a 2,28. Além disso, o espectro possui um sinal perpendicular, com g﬩= 2,08, proveniente da primeira derivada da transição que ocorre em 3.225 G. 179 Como visto, o espectro apresenta valores diferentes para o fator g, com g > װg﬩. Tais características atribuem um perfil anisotrópico para o complexo, com simetria axial. g = 2,28 g = 2,08 Figura 119 – Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtido em DMF 2750 3000 3250 3500 Campo Magnético (Gauss) Fonte: Autora (2014). Na Figura 120 apresenta-se a sobreposição dos espectros do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em solução de DMF à 77K e em sólido à temperatura ambiente. O espectro obtido em sólido à temperatura ambiente possui um sinal de baixa intensidade com g = װ2,14 e um pico intenso representado pela primeira derivada, com g﬩ = 1,98. Este espectro apresenta um perfil anisotrópico axial, indicando que o metal Cu2+ pode estar em um ambiente de simetria D4h, C4v, D4 ou D2d, (MABBS, 1993). Ao analisar a sobreposição dos espectros na Figura 120, observam-se deslocamentos nos valores de g, porém, o perfil anisotrópico axial permanece nos dois espectros, indicando a mesma simetria para o complexo tetranuclear. 180 Figura 120 – Espectro de EPR do complexo [(Cu(phen)) 4(resvan)]Cl4 obtido em solução de DMF à 77K (preto) e em sólido à T.A. (vermelho) Fonte: Autora (2014). 5.3.5 Comparativo entre os espectros de EPR dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 Os espectros de EPR dos compostos de coordenação cis-[Cu(phen)Cl2], cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, obtidos em solução de DMF à 77K, conforme apresentado na Figura 121, foram comparados, com o objetivo de analisar as diferenças existentes em suas estruturas eletrônicas. 181 Figura 121 – Espectros de EPR dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 obtidos em solução de DMF, à 77K Fonte: Autora (2014). Ao analisar a figura acima, observa-se que o espectro do complexo precursor cis[Cu(phen)Cl2] apresenta um sinal intenso, representado pela primeira derivada, característico da interação Zeeman do elétron paramagnético do Cu2+, além de quatro picos em menores valores de campo magnético, referentes às interações hiperfinas. Tal comportamento está de acordo com o padrão observado na literatura, característico de complexos de cobre (II). O espectro do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl também apresenta perfil axial com quatro sinais de hiperfinas, assim como no complexo precursor, com gǁ > g﬩. Adicionalmente, o pico que corresponde aos eixos x e y do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl possui superhiperfinas, provenientes de interações entre o elétron desemparelhado do Cu2+ e os núcleos vizinhos presentes na mesma molécula. Ao comparar os espectros dos complexos cis[Cu(phen)Cl2] e cis-[Cu(phen)(van)]Cl, observa-se claramente que os núcleos vizinhos referidos pertencem à vanilina, uma vez que a estrutura do complexo precursor não possui vanilina, e as superhiperfinas não são observadas em seu espectro. Ao substituir os cloretos 182 pelo ligante vanilina, verifica-se no espectro de EPR tais interações entre o elétron desemparelhado do metal com núcleos vizinhos. Assim como observado na Figura 121, o espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)] possui quatro sinais de hiperfinas, característicos de complexos de cobre. No entanto, na região mais energética do espectro, observa-se dois picos intensos provenientes de g﬩, diferentemente dos demais espectros que possuem apenas um pico. Isto sugere ao complexo um ambiente de simetria diferente, com eixo x ≠ y ≠ z. Tal fato pode ser justificado pela possível variação nos sítios de coordenação da molécula. O perfil do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 apresenta simetria axial, com gǁ > g﬩. No entanto, o espectro possui apenas um pico de hiperfina ao invés dos quatro picos característicos dos complexos de cobre. Uma possível explicação para este comportamento está associada com as interações entre os elétrons desemparelhados dos quatro átomos de cobre presentes no complexo, denominadas de interações spin-spin, as quais podem influenciar as interações de hiperfinas, e assim obter apenas um sinal no espectro. Outro fato a se destacar é que este complexo possui grupos vanilóides coordenados aos metais, assim como no complexo cis[Cu(phen)(van)]Cl. No entanto, não é observada a presença de superhiperfinas, o que indica a influência que o grupo aldeído causa na estrutura eletrônica do composto, uma vez que, no complexo tetranuclear não há mais a presença do grupo aldeído. Ainda analisando o espectro de EPR do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, observa-se que não há indícios de maiores distorções na molécula, a qual apresenta um sistema com eixo x igual ao eixo y, sendo ambos os eixos menores do que o eixo z. Isto sugere que os quatro metais possuem o mesmo ambiente químico, estando todos coordenados aos grupos vanílicos do resvan. Na Tabela 32 são apresentados os parâmetros paramagnéticos determinados para os complexos paramagnéticos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. 183 Tabela 32 – Parâmetros magnéticos dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 Compostos Solução de DMF à 77 K Sólido à T.A. gװ g﬩ gװ g﬩ cis-[Cu(phen)Cl2] 2,30 2,07 2,14 1,96 cis-[Cu(phen)(van)]Cl 2,30 2,06 2,33 1,98 [(Cu(phen))4(resvan)] 2,25 2,02 e 2,07 2,33 2,00 [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 2,28 2,08 2,14 1,98 Fonte: Autora (2014). 184 5.4 AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA, ANTIOXIDANTE E ANTITOXOPLÁSMICA DOS COMPOSTOS VANILINA E RESVAN A vanilina e seu derivado resvan foram submetidos a análises biológicas, as quais consistem em avaliar os efeitos toxicológico, antioxidante e antitoxoplásmico destes compostos. Para tanto, foram realizados ensaios de toxicidade aguda da vanilina e resvan in vivo, de citotoxicidade in vitro utilizando células HEK 293, de atividade antioxidante in vitro através do método de DPPH, além de desenvolver um estudo a cerca da atividade antitoxoplásmica in vivo destas moléculas, utilizando a cepa ME49. 5.4.1 Toxicidade Aguda O teste de toxicidade aguda, realizado in vivo, apresentou significativa margem de segurança para os compostos de vanilina e resvan. Os camundongos suíços fêmeas em estudo não apresentaram nenhum sinal de toxicidade, como piloereção, convulsões e alteração na locomoção, além disso, nenhuma morte foi registrada durante o experimento. Tais evidências indicam que os compostos apresentados podem ser utilizados nos testes biológicos subsequentes. De acordo com o método estabelecido pela OECD (2001), verificou-se que ambos os compostos apresentaram baixa toxicidade. Contudo, para uma classificação mais precisa, fazse necessário a realização desse teste com maiores concentrações. No entanto, isto não foi possível, devido o baixo coeficiente de solubilidade que estas moléculas apresentam. Os resultados in vivo indicaram que a vanilina possui baixa toxicidade aguda, e o ligante resvan não apresenta mudanças significativas quando comparado com a vanilina. 5.4.2 Citotoxicidade O teste de citotoxicidade foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito citotóxico da vanilina em relação ao ligante resvan, utilizando diferentes concentrações dos respectivos compostos. Na Figura 122 observa-se a representação gráfica da viabilidade celular após o tratamento com a vanilina e o resvan . 185 Os testes indicaram que a vanilina apresenta um comportamento dose dependente quando a avaliação é realizada in vitro, pois quando a concentração de vanilina é aumentada ao longo dos ensaios, há uma redução brusca na viabilidade das células. O resorcinareno, por sua vez, não apresenta toxicidade nos testes realizados in vitro. Viabilidade celular (%) Figura 122 - Representação gráfica da viabilidade das células após o tratamento com vanilina e resvan durante 24 horas. Vanilina Resvan Fonte: Oliveira (2013). Os resultados da vanilina, in vitro e in vivo, apresentam divergências, e isto sugere diferentes vias metabólicas entre a vanilina e o resvan, uma vez que este último não apresentou toxicidade in vitro e in vivo. O fato da vanilina, in vivo, não possuir toxicidade deve-se provavelmente à ação do fígado no processo de metabolismo, deduzindo-se que, a vanilina pode sofrer transformações biológicas ao longo do seu mecanismo, tornando-se menos tóxica ao organismo, o que não ocorre no ensaio in vitro. Tais resultados indicam que as alterações estruturais que ocorrem na vanilina podem modificar suas propriedades toxicológicas, ou ainda, melhorar sua atividade biológica, o que é de grande importância para dar continuidade a estudos biológicos subsequentes. 5.4.3 Atividade antioxidante O método de DPPH foi utilizado para avaliar a atividade antioxidante dos compostos vanilina e resorcinareno. Trata-se de um método que determina a capacidade de eliminação de radicais, através da transferência de elétrons de um composto antioxidante para um composto oxidante (MENSOR, et. al., 2001). 186 Os resultados obtidos demonstraram uma excelente atividade de desativação de radicais livres apresentados pelo resvan, 84,9%, quando comparado à vanilina, 34,7%. A atividade resvan foi semelhante ao observado para o ácido ascórbico, 93.6%, usado como referência para o método, como apresentado na Figura 123. Redução DPPH (%) Figura 123 - Atividade antioxidante do Ácido ascórbico, Vanilina e Resvan avaliada pelo método de sequestro do radical DPPH. Ácido ascórbico Vanilina Resvan Fonte: Oliveira (2013). A atividade antioxidante proporciona grandes benefícios ao organismo e, por isso, a elevada taxa antioxidante que o resvan apresenta é de extrema importância para este trabalho, visto que a vanilina apesar de apresentar atividade menor do que o resvan, é devidamente reconhecida por isso, sendo amplamente utilizada como conservantes de alimentos (ANGELO, 2007; MAKNI et al., 2011; TAI et al., 2011). Estudos mostram que as hidroxilas fenólicas são características de moléculas que apresentam atividade antioxidante. Um exemplo de antioxidante fenólico são os flavonóides (PIRVU et. al., 2006). Desta forma, pode-se associar a excelente capacidade do resvan em eliminar radicais livres ao grande número de hidroxilas fenólicas presentes em sua estrutura, quando comparada à vanilina. 5.4.4 Atividade antitoxoplásmica Para o teste in vivo foram realizados dois experimentos independentes. Durante 30 dias foram analisadas as percentagens de mortalidade dos animais, e no 30° dia foi realizada a contagem de cistos. Ao comparar os dois experimentos, observa-se que a vanilina apresentou 187 uma melhora quanto à sobrevivência dos animais de 100% e 60% no 1° e 2° experimento, respectivamente. Os animais tradados com sulfadiazina (controle positivo) não apresentaram mortalidade em ambos os experimentos realizados. Os animais tratados com o composto resvan apresentaram um índice de sobrevivência semelhante aos animais infectados não tratados (controle negativo), correspondente a 50% e 80% no 1° e 2° experimento, respectivamente. Na Figura 124 é apresentada a sobreposição dos resultados dos compostos para ambos os experimentos. Ao analisar o gráfico, observa-se que os animais tratados com vanilina apresentaram aumento na taxa de sobrevivência, bem como a sulfadiazina, que demonstrou um aumento de sobrevivência significativo para os animais tratados por via oral. Sobrevivência (%) Figura 124 - Curvas de sobrevivência de camundongos suíços após infecção e tratados com Sulfadiazina (200mg/Kg), Resvan (500mg/Kg) ou Vanilina (500mg/Kg). Sulfadiazina Controle infectado Vanilina Resvan Dias Fonte: Oliveira (2013). Na Figura 125 é apresentada a mudança no peso corporal dos camundongos avaliados ao longo dos 30 dias de experimento. Ao analisar o gráfico, observa-se que a vanilina proporcionou uma redução na perda de peso corporal em ratos, o que indica a sua contribuição para reduzir a morbidade da doença. 188 Perda de peso corporal (%) Figura 125 - Mudança no peso corporal em camundongos infectados com 25 cistos de T. gondii e tratados com Sulfadiazina (200mg/Kg), Resvan (500mg/Kg) ou vanilina (500mg/Kg). Controle infectado Resvan Vanilina Sulfadiazina Controle infectado Resvan Dias de infecção Fonte: Oliveira (2013). A contagem de cistos cerebrais dos animais sobreviventes foi realizada no 30° dia para ambos os experimentos, conforme os resultados apresentados na Tabela 33. Ao analisar a tabela, observa-se que apenas os animais tratados com sulfadiazina apresentaram redução quanto ao número de cistos nos dois experimentos, correspondendo a 96,7% e 99,9% para o 1° e 2° experimento, respectivamente. Tabela 33 - Erro padrão dos experimentos de quantificação de cistos cerebrais em camundongos infectados com 25 cistos 1° experimento 2° experimento 1° experimento 2° experimento Tratamento N° cistos (%) N° cistos (%) Erro Padrão Erro Padrão 7.866 (206,07%) 6.288 (89, 52%) 3573, 82 1774 Vanilina 2.867 (75, 11%) 9.649(137,37%) 447,95 3518 Resvan 124 (3, 24%) 0,25 (0,003%) 83, 06 0 Sulfadiazina 3.817 (100%) 7.024 (100%) 1991,57 3271 Controle Negativo Fonte: Oliveira, M. G. (2013). Na Figura 126 são apresentados os resultados dos compostos analisados em ambos os experimentos realizados. Ao analisar o gráfico, observa-se que não houve diferenças significativas entre os valores obtidos para os grupos de animais tratados com vanilina, resvan, e os não tratados, ao contrário do grupo tratado com sulfadiazina. Mesmo sabendo que o resvan e a vanilina não apresentaram eficiência quanto à redução de cistos cerebrais, é importante ressaltar que a localização dos cistos pode influenciar na intensidade dos danos causados pelo parasito, podendo comprometer o organismo, assim como o sistema imunológico. 189 Número de cistos/ Cérebro Figura 126 - Número de cistos cerebrais em camundongos suíços infectados e tratados com Sulfadiazina (200mg/Kg), Resvan (500mg/Kg), Vanilina (500mg/Kg). Sulfadiazina Controle Infectados Vanilina Resvan Fonte: Oliveira (2013). Através da análise do gráfico, percebe-se que a vanilina apresentou aumento na sobrevivência dos animais infectados. No entanto, a vanilina não apresentou redução do número de cistos cerebrais, isto sugere um possível mecanismo em que o parasito encontra-se sob estresse e tende a formar cistos como “alternativa de escape”. O fato do resvan não apresentar atividade antitoxoplásmica se deve possivelmente à sua alta capacidade antioxidante, uma vez que a ação antioxidante fornece proteção aos parasitos intracelulares como o Toxoplasma gondii (MCCARTHY; DAVIS, 2003). Isto ocorre porque o óxido nítrico é um importante radical livre que atua diretamente na destruição deste parasito no meio intracelular (BRUNET, 2001). Nesse estudo, verifica-se certa variação entre os experimentos realizados, devido a alguns fatores, tais como, a constituição genética heterogênea dos camundongos suíços, o que pode causar respostas diferenciadas à infecção e ao tratamento. Desta maneira, este modelo é altamente eficiente, pois simula a variabilidade genética existente na população humana. Além disso, a baixa solubilidade dos compostos em estudo pode influenciar na concentração da amostra administrada em cada animal. Outro aspecto importante para ser abordado é que os experimentos foram realizados em tempos distintos, sendo assim, os compostos possivelmente podem ter sofrido alterações quanto à degradação. Entretanto, todos os ensaios apresentaram atividades biológicas, variando apenas suas intensidades. Isso também ocorre com a população humana no que diz respeito à utilização de fármacos, onde determinadas pessoas podem responder de modo diferente ao mesmo medicamento. (OLIVEIRA, 2013). 190 Conclusão 191 6 CONCLUSÃO Em conformidade com os objetivos estabelecidos para realização deste trabalho, podese considerar que os resultados obtidos foram satisfatórios, onde a nova rota sintética utilizada para obtenção do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 se mostrou eficiente, conforme se pode concluir a partir dos resultados obtidos através das técnicas analíticas utilizadas, a coordenação dos quatros centros metálicos através dos grupos metóxi e fenol das vanilinas. Através das técnicas espectroscópicas de caracterização também foi possível determinar a coordenação do centro metálico de cobre (II) aos ligantes fenantrolina, vanilina e resvan e, com isso, indicar a formação dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl e dos complexos tetranuclear de cobre (II). Através da Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho foi possível comprovar a formação do ligante resvan, uma vez que o espectro do resorcinareno apresenta bandas referentes aos estiramentos dos grupos metóxi e fenol, os quais constituem os grupos vanilóides do resvan, além do espectro não possuir bandas características dos estiramentos do grupo aldeído presentes na vanilina. Os espectros de IV dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 apresentaram bandas em comum, características da fenantrolina, comprovando a presença deste ligante nos complexos sintetizados. Na caracterização do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl através do IV, foi possível confirmar a presença do ligante vanilina no sólido obtido e, consequentemente, a formação do complexo, através das bandas evidenciadas em 1652 e 1024 cm-1, características do grupo aldeído e do grupo metóxi, respectivamente, presentes na estrutura da vanilina. Com base nos resultados de infravermelho, foi possível indicar a formação da macromolécula no complexo tetranuclear obtido pelo novo método de síntese, tendo em vista a presença das bandas em 1202, 1163 e 1028 cm-1, características dos grupos metóxi e fenol, respectivamente, ambos substituintes presentes na estrutura do resvan. Tais bandas também estão presentes no espectro do resorcinareno livre, o que sugere a presença deste ligante no complexo formado. Além disto, o espectro do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 não apresenta bandas referentes ao grupo aldeído, indicando a formação da macromolécula, uma vez que a reação de condensação do resvan se processa através do grupo aldeído, gerando ao 192 final da reação um grupo metil unindo um anel benzênico da vanilina e outros dois anéis benzênicos do resorcinol. Através da Espectroscopia de Absorção Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível foi possível confirmar a presença do ligante fenantrolina nos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, os quais apresentaram quatro bandas intensas de transições π → π* na região de 200 a 294 nm, características da phen, com deslocamentos insignificantes. Assim como a espectroscopia vibracional na região do infravermelho, a técnica espectroscópica eletrônica na região do ultravioleta e visível também foi de grande importância para comprovar a formação do complexo cis-[Cu(phen)(van)]Cl, através das bandas presentes em seu espectro referentes ao ligante vanilina, tais como, a banda intraligante de transição π → π*, a banda de transferência de carga cuja transição ocorre do ligante vanilina para o metal, Cu2+, bem como a banda de baixa intensidade característica de uma transição de transferência de carga interligante, da vanilina para a fenantrolina (LLCT). A partir dos espectros eletrônicos dos complexos cis-[Cu(phen)Cl2], cis[Cu(phen)(van)]Cl e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, foi comprovada a presença do cobre (II) nos compostos formados, uma vez que todos eles apresentam bandas de baixa absortividade molar, características de transições que ocorrem entre os orbitais d do metal, presentes na região de 714, 665 e 691 nm, respectivamente. As bandas d-d destes complexos apresentam deslocamentos significativos, para um mesmo solvente, e estes ocorrem devido à mudança na natureza dos ligantes. Desta forma, é possível obter uma relação entre os ligantes estudados e a energia necessária para ocorrer as transições eletrônicas entre os orbitais d do metal: Os cloretos são ligantes fracos e, por isso, a transição eletrônica é menos energética, o resvan atua como ligante intermediário, e a vanilina é um ligante forte que, ao interagir com o metal, desloca sua transição para regiões mais energéticas. A técnica espectroscópica de Uv-Vis teve grande importância para indicar a quantidade de metais que estão coordenados ao ligante resvan no complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. Tal análise foi realizada a partir da proporção molar entre os coeficientes de absortividade molar das transições eletrônicas que ocorrem entre os orbitais d do metal presentes nos complexos [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 e cis-[Cu(phen)(van)]Cl. A proporção molar obtida foi igual a 4,09 : 1,00, respectivamente, a qual indica que o composto formado possui quatro centros metálicos de cobre coordenados ao ligante resvan. 193 Através da espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons, utilizada na caracterização dos complexos paramagnéticos cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] e [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4, foi possível comprovar a presença do cobre (II) nos complexos sintetizados, além de indicar as geometrias destes como sendo quadrado planar, uma vez que os espectros destes compostos apresentaram perfis anisotrópicos, por constituírem diferentes valores de g, tendo g > װg﬩. Tais espectros apresentaram parâmetros magnéticos semelhantes, com variações pouco significativas, justificadas pela mudança na natureza dos ligantes, os quais alteram o ambiente de simetria em que o metal está inserido. Através dos resultados obtidos, pode-se concluir que a nova metodologia de síntese utilizada para formação do complexo [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 se mostrou bastante eficaz, pois possibilita uma melhor caracterização de sua estrutura, uma vez que o resorcinareno é sintetizado com os centros metálicos já coordenados à vanilina, através dos seus grupos substituintes metóxido e fenol. Este novo procedimento é bastante viável, podendo ser utilizado para formar vários outros complexos que apresentem macromoléculas pertencentes à classe dos resorcinarenos como ligantes. Os testes biológicos realizados com os compostos resvan e vanilina apresentaram resultados bastante satisfatórios: O resvan exibiu alto teor de atividade antioxidante com efeitos citotóxicos mínimos, o que o torna uma molécula muito interessante para a realização de novos ensaios biológicos, uma vez que, a princípio, não oferece riscos à saúde do paciente, além disso, sua característica antioxidante é de grande importância para aplicações farmacêuticas e cosméticas em geral. Os compostos apresentaram ainda baixa toxicidade, com destaque à tendência da vanilina para a atividade antitoxoplásmica. 194 REFERÊNCIAS AGWARA, M. O.; NDIFON, P. T.; NDOSIRI, N. B.; PABOUDAM, A. G.; YUFANYI, D. M.; MOHAMADOU, A. Synthesis, characterization and antimicrobial activities of cobalt(II), copper(II) and zinc(II) mixed-ligand complexes containing 1,10-phenanthroline and 2,2’bipyridine. Bull. Chem. Soc. Ethiop., v.24, n.03, p.383-389, 2010. AHMADI, R. A.; HASANVAND, F.; BRUNO, G.; RUDBARI, H. 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